能源与动力工程计算机模拟实训

本书是一本利用计算机模拟技术开展能源与动力专业理论学习与实践的指导教材，以“物理模型＋ 数学模型＋ 代码实现” 的形式，介绍应用MATLAB、C＋＋、OpenFOAM 等常用计算机程序语言或开源软件进行能源与动力专业典型理论与工程案例的计算机模拟与分析，所展示的案例囊括了热力学、流动、传热、多相流、燃烧与化学反应、流体机械6 个专业细分方向，并给出了翔实的程序代码或软件操作流程。 本书将理论与实践相结合，内容丰富实用，语言通俗易懂，可作为能源与动力工程、新能源科学与工程，以及储能科学与工程等能源动力类专业计算机模拟实践类教学的课程教材，也可供从事能源动力研究的相关教师和科技工作者参考。

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第1章 概述 001 1.1 计算机模拟的基本概念 001 1.2 计算机模拟的作用与特点 002 1.3 计算机模拟的基本步骤 003 1.4 计算机模拟在能源与动力工程专业的应用 003 第2章 热力学模拟 006 2.1 低温朗肯循环模拟 006 2.1.1 引言 006 2.1.2 物理模型 007 2.1.3 数学模型 007 2.1.4 程序设计与运算 008 2.1.5 结果展示与分析 009 2.2 热力循环工质优选模拟 010 2.2.1 引言 010 2.2.2 物理模型 011 2.2.3 数学模型 011 2.2.4 程序设计与运算 013 2.2.5 结果展示与分析 021 2.3 Kalina 循环模拟 021 2.3.1 引言 021 2.3.2 物理模型 022 2.3.3 数学模型 023 2.3.4 程序设计与运算 024 2.3.5 结果展示与分析 028 参考文献 028 第3章 流动模拟 029 3.1 顶盖驱动流模拟 029 3.1.1 引言 029 3.1.2 物理模型 029 3.1.3 数学模型 030 3.1.4 程序设计与运算 031 3.1.5 结果展示与分析 037 3.2 泊肃叶流模拟 038 3.2.1 引言 038 3.2.2 物理模型 038 3.2.3 数学模型 039 3.2.4 程序设计与运算 039 3.2.5 结果展示与分析 045 3.3 卡门涡街流模拟 046 3.3.1 引言 046 3.3.2 物理模型 046 3.3.3 数学模型 046 3.3.4 程序设计与运算 047 3.3.5 结果展示与分析 053 参考文献 054 第4章 传热模拟 055 4.1 一维稳态热传导模拟 055 4.1.1 引言 055 4.1.2 物理模型 055 4.1.3 数学模型 056 4.1.4 程序设计与运算 057 4.1.5 结果展示与分析 059 4.2 一维非稳态热传导模拟 059 4.2.1 引言 059 4.2.2 物理模型 060 4.2.3 数学模型 060 4.2.4 程序设计与运算 061 4.2.5 结果展示与分析 063 4.3 二维稳态热传导模拟 064 4.3.1 引言 064 4.3.2 物理模型 064 4.3.3 数学模型 065 4.3.4 程序设计与运算 066 4.3.5 结果展示与分析 071 4.4 二维非稳态热传导模拟 072 4.4.1 引言 072 4.4.2 物理模型 072 4.4.3 数学模型 073 4.4.4 程序设计与运算 074 4.4.5 结果展示与分析 080 参考文献 081 第5章 多相流模拟 082 5.1 剪切流场内液滴形变模拟 082 5.1.1 引言 082 5.1.2 物理模型 082 5.1.3 数学模型 083 5.1.4 程序设计与运算 084 5.1.5 结果展示与分析 094 5.2 二维Rayleigh-Taylor 不稳定性流动模拟 095 5.2.1 引言 095 5.2.2 物理模型 096 5.2.3 数学模型 096 5.2.4 程序设计与运算 097 5.2.5 结果展示与分析 113 5.3 单液滴蒸发模拟 114 5.3.1 引言 114 5.3.2 物理模型 114 5.3.3 数学模型 114 5.3.4 程序设计与运算 115 5.3.5 结果展示与分析 131 5.4 固液相变传热模拟 132 5.4.1 引言 132 5.4.2 物理模型 132 5.4.3 数学模型 133 5.4.4 程序设计与运算 134 5.4.5 结果展示与分析 141 参考文献 142 第6章 燃烧与化学反应模拟 144 6.1 化学反应动力学模拟 144 6.1.1 引言 144 6.1.2 物理模型 144 6.1.3 数学模型 145 6.1.4 程序设计与运算 145 6.1.5 结果展示与分析 146 6.2 绝热燃烧温度模拟 147 6.2.1 引言 147 6.2.2 物理模型 147 6.2.3 数学模型 147 6.2.4 程序设计与运算 148 6.2.5 结果展示与分析 156 6.3 化学体系热力学平衡模拟 156 6.3.1 引言 156 6.3.2 物理模型 157 6.3.3 数学模型 157 6.3.4 程序设计与运算 159 6.3.5 结果展示与分析 163 参考文献 164 第7章 流体机械模拟 166 7.1 离心泵内部流动模拟 166 7.1.1 引言 166 7.1.2 物理模型 167 7.1.3 数学模型 168 7.1.4 模拟设计与设置 169 7.1.5 结果展示与分析 174 7.2 水翼空化流场模拟 177 7.2.1 引言 177 7.2.2 物理模型 177 7.2.3 数学模型 178 7.2.4 模拟设计与设置 179 7.2.5 结果展示与分析 185 7.3 风力机翼型气动模拟 188 7.3.1 引言 188 7.3.2 物理模型 189 7.3.3 数学模型 189 7.3.4 程序设计与运算 190 7.3.5 结果展示与分析 193 7.4 风力机风轮气动模拟 194 7.4.1 引言 194 7.4.2 物理模型 194 7.4.3 数学模型 198 7.4.4 程序设计与运算 202 7.4.5 结果展示与分析 206 参考文献 207 第8章 能源与动力工程专业其他常用计算机模拟软件 208 8.1 ANSYS Fluent 208 8.2 ANSYS CFX 210 8.3 Aspen Plus 211 8.4 COMSOL Multiphysics 212 参考文献 213