FLUENT 19.0流体仿真从入门到精通

本书由浅入深地介绍了Fluent 19.0的使用方法及流体计算的各种功能，包括计算流体的基础理论与方法、创建几何模型、网格划分、Fluent求解设置以及后处理等内容。 针对每个Fluent可以解决的流体仿真计算问题都辅以相应的实例来讲解，并给出详细的流体模拟计算的各个步骤，读者通过这些实例的学习，既能够快速、熟练、深入地掌握Fluent软件的使用，也能够掌握Fluent在实际工程中的工作流程和计算方法。

全书共分为16章，由浅入深地讲解Fluent仿真计算的各种功能，从几何建模到网格划分，从计算求解到结果后处理，通过大量实例系统地介绍Fluent 19.0的使用方法，具体内容包括计算流体的基础理论与方法、创建几何模型、划分网格、Fluent求解设置、后处理等。本书针对每个Fluent可以解决的流体仿真计算问题进行详细讲解，并辅以相应的实例，使读者能够快速、熟练、深入地掌握Fluent软件的工作流程和计算方法。 本书结构严谨、条理清晰、重点突出，很好适合广大Fluent初、中级读者学习使用，也可作为大中专院校、社会培训机构的教材以及工程技术人员的参考用书。

刘斌,中国科学院大学硕士学位。长期参与某国家重大专项，作为骨干人员承担激光器领域的流体及热分析相关的关键技术攻关任务。至今获靠前授权3项（在美国、日本、韩国、俄罗斯、欧洲等多个国家和地区授权），靠前授权20余项。2015年获第十七届中国奖很好奖、2016年获北京市奖三等奖。

章 流体力学与计算流体力学基础 1 1.1 流体力学基础 1 1.1.1 一些基本概念 1 1.1.2 流体流动的分类 5 1.1.3 边界层和物体阻力 5 1.1.4 层流和湍流 6 1.1.5 流体流动的控制方程 7 1.1.6 边界条件与初始条件 8 1.1.7 流体力学专业词汇 9 1.2 计算流体力学基础 11 1.2.1 计算流体力学的发展 11 1.2.2 计算流体力学的求解过程 12 1.2.3 数值模拟方法和分类 13 1.2.4 有限体积法的基本思想 14 1.2.5 有限体积法的求解方法 16 1.3 计算流体力学应用领域 17 1.4 常用的CFD商用软件 17 1.4.1 PHOENICS 18 1.4.2 STAR-CD 18 1.4.3 STAR-CCM+ 18 1.4.4 CFX 19 1.4.5 Fluent 20 1.5 本章小结 20 第2章 Fluent软件简介 21 2.1 Fluent的软件结构 21 2.1.1 Fluent启动 22 2.1.2 Fluent用户界面 24 2.1.3 Fluent文件读入与输出 25 2.2 Fluent计算类型及应用领域 29 2.3 Fluent求解步骤 30 2.3.1 制订分析方案 30 2.3.2 求解步骤 30 2.4 Fluent使用的单位制 31 2.5 Fluent使用的文件类型 32 2.6 本章小结 32 第3章 创建几何模型 33 3.1 建立几何模型概述 33 3.2 DesignModeler简介 34 3.2.1 启动DesignModeler 34 3.2.2 DesignModeler的用户界面 35 3.3 草图模式 37 3.3.1 进入草图模式 37 3.3.2 创建新平面 37 3.3.3 创建草图 38 3.3.4 几何模型的关联性 38 3.4 创建3D几何体 39 3.4.1 拉伸 39 3.4.2 旋转 40 3.4.3 扫掠 41 3.4.4 直接创建3D几何体 41 3.4.5 填充和包围 42 3.5 导入外部CAD文件 42 3.6 创建几何体的实例操作 44 3.7 本章小结 47 第4章 生成网格 48 4.1 网格生成概述 48 4.1.1 网格划分技术 48 4.1.2 网格类型 49 4.2 ANSYS ICEM CFD简介 49 4.2.1 工作流程 50 4.2.2 ICEM CFD的文件类型 51 4.2.3 ICEM CFD的用户界面 51 4.3 ANSYS ICEM CFD的基本用法 51 4.3.1 几何模型的创建 52 4.3.2 几何文件导入 55 4.3.3 网格生成 56 4.3.4 块的生成 63 4.3.5 网格编辑 68 4.3.6 网格输出 74 4.4 ANSYS ICEM CFD实例分析 75 4.4.1 启动ICEM CFD并建立分析 项目 75 4.4.2 导入几何模型 75 4.4.3 模型建立 76 4.4.4 生成块 79 4.4.5 网格生成 84 4.4.6 网格质量检查 85 4.4.7 网格输出 85 4.5 本章小结 86 第5章 Fluent计算设置 87 5.1 网格导入与工程项目保存 87 5.1.1 启动Fluent 87 5.1.2 网格导入 88 5.1.3 网格质量检查 88 5.1.4 显示网格 89 5.1.5 修改网格 90 5.1.6 光顺网格与交换单元面 93 5.1.7 项目保存 94 5.2 设置求解器及操作条件 94 5.2.1 求解器设置 94 5.2.2 操作条件设置 95 5.3 物理模型设定 96 5.3.1 多相流模型 96 5.3.2 能量方程 97 5.3.3 湍流模型 98 5.3.4 辐射模型 100 5.3.5 组分输运和反应模型 102 5.3.6 离散相模型 103 5.3.7 凝固和熔化模型 104 5.3.8 气动噪声模型 104 5.4 材料性质设定 105 5.4.1 物性参数 105 5.4.2 参数设定 106 5.5 边界条件设定 108 5.5.1 边界条件分类 108 5.5.2 边界条件设置 109 5.5.3 常用边界条件类型 111 5.6 求解控制参数设定 127 5.6.1 求解方法设置 127 5.6.2 松弛因子设置 129 5.6.3 求解极限设置 129 5.7 初始条件设定 130 5.7.1 定义全局初始条件 130 5.7.2 定义局部区域初始值 131 5.8 求解设定 132 5.8.1 求解设置 132 5.8.2 求解过程监视 133 5.9 本章小结 137 第6章 计算结果后处理 138 6.1 Fluent的后处理功能 138 6.1.1 创建表面 138 6.1.2 图形及可视化技术 139 6.1.3 动画技术 142 6.2 CFD-Post后处理器 143 6.2.1 启动后处理器 143 6.2.2 工作界面 143 6.2.3 创建位置 144 6.2.4 创建对象 154 6.2.5 创建数据 159 6.3 本章小结 160 第7章 稳态和非稳态模拟实例 161 7.1 管内稳态流动 161 7.1.1 案例介绍 161 7.1.2 启动Fluent并导入网格 162 7.1.3 定义求解器 163 7.1.4 定义模型 163 7.1.5 设置材料 164 7.1.6 边界条件 164 7.1.7 设置计算域 165 7.1.8 求解控制 166 7.1.9 初始条件 166 7.1.10 求解过程监视 167 7.1.11 计算求解 167 7.1.12 结果后处理 168 7.2 喷嘴内瞬态流动 169 7.2.1 案例介绍 169 7.2.2 启动Fluent并导入网格 169 7.2.3 定义求解器 170 7.2.4 定义模型 171 7.2.5 设置材料 171 7.2.6 边界条件 172 7.2.7 求解控制 173 7.2.8 初始条件 173 7.2.9 求解过程监视 174 7.2.10 网格自适应 174 7.2.11 计算求解 175 7.2.12 结果后处理 175 7.2.13 瞬态计算 177 7.2.14 瞬态计算结果 177 7.3 本章小结 179 第8章 内部流动分析实例 180 8.1 圆管内气体的流动 180 8.1.1 案例介绍 180 8.1.2 启动Fluent并导入网格 181 8.1.3 定义求解器 181 8.1.4 定义模型 182 8.1.5 设置材料 182 8.1.6 边界条件 183 8.1.7 求解控制 183 8.1.8 初始条件 184 8.1.9 求解过程监视 184 8.1.10 计算求解 185 8.1.11 结果后处理 185 8.2 三通内水的流动 187 8.2.1 案例介绍 187 8.2.2 启动Fluent并导入网格 187 8.2.3 定义求解器 188 8.2.4 定义模型 188 8.2.5 设置材料 189 8.2.6 设置区域条件 190 8.2.7 边界条件 190 8.2.8 求解控制 192 8.2.9 初始条件 192 8.2.10 求解过程监视 193 8.2.11 计算求解 194 8.2.12 结果后处理 194 8.3 本章小结 196 第9章 外部流动分析实例 197 9.1 圆柱绕流 197 9.1.1 案例介绍 197 9.1.2 启动Fluent并导入网格 198 9.1.3 定义求解器 199 9.1.4 定义模型 199 9.1.5 设置材料 199 9.1.6 边界条件 200 9.1.7 求解控制 201 9.1.8 初始条件 201 9.1.9 求解过程监视 201 9.1.10 计算求解 202 9.1.11 结果后处理 203 9.1.12 定义求解器修改 204 9.1.13 求解控制修改 204 9.1.14 计算求解 205 9.1.15 求解控制修改 205 9.1.16 计算求解 205 9.1.17 结果后处理 205 9.2 机翼超音速流动 207 9.2.1 案例介绍 207 9.2.2 启动Fluent并导入网格 207 9.2.3 定义求解器 208 9.2.4 定义模型 208 9.2.5 设置材料 209 9.2.6 边界条件 209 9.2.7 求解控制 210 9.2.8 初始条件 210 9.2.9 求解过程监视 211 9.2.10 计算求解 211 9.2.11 结果后处理 213 9.3 本章小结 216 0章 多相流分析实例 217 10.1 自由表面流动 217 10.1.1 案例介绍 217 10.1.2 启动Fluent并导入网格 218 10.1.3 定义求解器 219 10.1.4 定义湍流模型 219 10.1.5 设置材料 220 10.1.6 定义多相流模型 220 10.1.7 求解控制 221 10.1.8 初始条件 222 10.1.9 求解过程监视 222 10.1.10 动画设置 223 10.1.11 计算求解 224 10.1.12 结果后处理 224 10.2 水罐内多相流动 225 10.2.1 案例介绍 225 10.2.2 启动Fluent并导入网格 226 10.2.3 定义求解器 227 10.2.4 定义湍流模型 227 10.2.5 设置材料 228 10.2.6 定义多相流模型 228 10.2.7 边界条件 230 10.2.8 求解控制 231 10.2.9 初始条件 232 10.2.10 计算结果输出设置 233 10.2.11 定义计算活动 233 10.2.12 求解过程监视 234 10.2.13 动画设置 234 10.2.14 计算求解 236 10.2.15 结果后处理 236 10.3 本章小结 236 1章 离散相分析实例 237 11.1 反应器内粒子流动 237 11.1.1 案例介绍 237 11.1.2 启动Fluent并导入网格 238 11.1.3 定义求解器 238 11.1.4 定义湍流模型 239 11.1.5 边界条件 239 11.1.6 定义离散相模型 240 11.1.7 修改边界条件 242 11.1.8 设置材料 242 11.1.9 求解控制 243 11.1.10 初始条件 243 11.1.11 求解过程监视 244 11.1.12 计算求解 244 11.1.13 结果后处理 245 11.2 喷嘴内粒子流动 246 11.2.1 案例介绍 246 11.2.2 启动Fluent并导入网格 246 11.2.3 定义求解器 247 11.2.4 定义模型 248 11.2.5 设置材料 248 11.2.6 边界条件 249 11.2.7 求解控制 252 11.2.8 初始条件 252 11.2.9 求解过程监视 252 11.2.10 计算求解 253 11.2.11 结果后处理 253 11.2.12 定义离散相模型 256 11.2.13 修改材料设置 257 11.2.14 计算求解 258 11.2.15 结果后处理 258 11.3 本章小结 259 2章 传热流动分析实例 260 12.1 芯片传热分析 260 12.1.1 案例介绍 260 12.1.2 启动Fluent并导入网格 261 12.1.3 定义求解器 261 12.1.4 定义模型 262 12.1.5 设置材料 262 12.1.6 设置区域条件 263 12.1.7 边界条件 264 12.1.8 求解控制 266 12.1.9 初始条件 266 12.1.10 求解过程监视 267 12.1.11 计算求解 268 12.1.12 结果后处理 268 12.1.13 网格自适应 270 12.1.14 计算求解 272 12.1.15 结果后处理 272 12.2 车灯传热分析 274 12.2.1 案例介绍 274 12.2.2 启动Fluent并导入网格 275 12.2.3 定义求解器 276 12.2.4 定义模型 276 12.2.5 设置材料 276 12.2.6 设置区域条件 278 12.2.7 边界条件 279 12.2.8 求解控制 283 12.2.9 初始条件 283 12.2.10 求解过程监视 284 12.2.11 计算求解 286 12.2.12 结果后处理 287 12.3 本章小结 288 3章 多孔介质和气动噪声分析实例 289 13.1 催化转换器内多孔介质流动 289 13.1.1 案例介绍 289 13.1.2 启动Fluent并导入网格 290 13.1.3 定义求解器 291 13.1.4 定义湍流模型 291 13.1.5 设置材料 292 13.1.6 设置计算域 292 13.1.7 边界条件 293 13.1.8 求解控制 294 13.1.9 初始条件 295 13.1.10 求解过程监视 295 13.1.11 计算求解 296 13.1.12 结果后处理 296 13.2 圆柱外气动噪声模拟 300 13.2.1 案例介绍 300 13.2.2 启动Fluent并导入网格 300 13.2.3 定义求解器 301 13.2.4 定义湍流模型 302 13.2.5 设置材料 302 13.2.6 边界条件 303 13.2.7 求解控制 304 13.2.8 初始条件 304 13.2.9 求解过程监视 305 13.2.10 计算求解 306 13.2.11 定义声学模型 306 13.2.12 计算求解 307 13.2.13 结果后处理 307 13.3 本章小结 309 4章 化学反应分析实例 310 14.1 多相流燃烧模拟 310 14.1.1 案例介绍 310 14.1.2 启动Fluent并导入网格 311 14.1.3 定义求解器 311 14.1.4 定义湍流模型 312 14.1.5 定义多相流模型 312 14.1.6 定义多组分模型 313 14.1.7 设置材料 313 14.1.8 导入UDF文件 319 14.1.9 边界条件 321 14.1.10 求解控制 322 14.1.11 初始条件 323 14.1.12 求解过程监视 323 14.1.13 计算求解 324 14.1.14 结果后处理 324 14.2 表面化学反应模拟 326 14.2.1 案例介绍 326 14.2.2 启动Fluent并导入网格 326 14.2.3 定义求解器 327 14.2.4 定义能量模型 328 14.2.5 定义多组分模型 328 14.2.6 设置材料 329 14.2.7 边界条件 332 14.2.8 求解控制 336 14.2.9 初始条件 336 14.2.10 求解过程监视 337 14.2.11 计算求解 337 14.2.12 结果后处理 337 14.3 本章小结 340 5章 动网格分析实例 341 15.1 理论基础 341 15.1.1 基本思路 341 15.1.2 基本设置 342 15.2 阀门运动 343 15.2.1 案例介绍 344 15.2.2 启动Fluent并导入网格 344 15.2.3 定义求解器 345 15.2.4 定义模型 345 15.2.5 设置材料 346 15.2.6 边界条件 346 15.2.7 设置分界面 347 15.2.8 动网格设置 348 15.2.9 求解控制 350 15.2.10 初始条件 351 15.2.11 求解过程监视 351 15.2.12 计算求解 352 15.2.13 结果后处理 352 15.3 风力涡轮机分析1 353 15.3.1 案例介绍 353 15.3.2 启动Fluent并导入网格 354 15.3.3 定义求解器 354 15.3.4 定义模型 355 15.3.5 设置材料 355 15.3.6 边界条件 356 15.3.7 设置分界面 357 15.3.8 动网格设置 358 15.3.9 求解控制 359 15.3.10 初始条件 360 15.3.11 求解过程监视 360 15.3.12 计算结果输出设置 360 15.3.13 计算求解 361 15.3.14 结果后处理 361 15.4 风力涡轮机分析2 362 15.4.1 定义求解器 362 15.4.2 动网格设置 362 15.4.3 动画设置 364 15.4.4 计算求解 365 15.4.5 结果后处理 365 15.5 本章小结 365 6章 Fluent在Workbench中的应用 366 16.1 圆管内气体的流动 366 16.1.1 案例介绍 366 16.1.2 启动Workbench并建立分析 项目 366 16.1.3 导入几何体 367 16.1.4 划分网格 368 16.1.5 定义模型 371 16.1.6 边界条件 371 16.1.7 求解控制 372 16.1.8 初始条件 372 16.1.9 求解过程监视 373 16.1.10 计算求解 373 16.1.11 结果后处理 373 16.1.12 保存与退出 375 16.2 三通内气体的流动 375 16.2.1 案例介绍 375 16.2.2 启动Workbench并建立分析 项目 376 16.2.3 导入几何体 376 16.2.4 划分网格 377 16.2.5 定义模型 380 16.2.6 边界条件 380 16.2.7 求解控制 381 16.2.8 初始条件 381 16.2.9 求解过程监视 382 16.2.10 计算求解 382 16.2.11 结果后处理 383 16.2.12 保存与退出 385 16.3 探头外空气流动 385 16.3.1 案例介绍 385 16.3.2 启动Workbench并建立分析 项目 385 16.3.3 导入几何体 386 16.3.4 划分网格 386 16.3.5 定义模型 388 16.3.6 边界条件 389 16.3.7 求解控制 389 16.3.8 初始条件 390 16.3.9 求解过程监视 390 16.3.10 计算求解 391 16.3.11 结果后处理 391 16.3.12 保存与退出 393 16.4 本章小结 393 参考文献 394