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书名 ANSYS Fluent 2020工程案例详解 视频教程版
分类 计算机-软件工程
作者 孙立军
出版社 北京大学出版社
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简介
前言/序言

前 言

ANSYS Fluent 2020是目前应用范围最广的CFD软件。其内部有丰富的物理模型,包括但不限于湍流流动、传热、组分输送模型、多相流、颗粒离散相、噪声等;有先进的数值离散方法,包括但不限于一阶迎风、二阶迎风等;具有高效便捷的网格前处理及计算结果后处理功能。只要涉及流体流动、燃烧传热、大功率电力电子散热、污染物泄漏扩散、多相流流动及建筑物舒适性等工程问题,均可以用ANSYS Fluent软件进行求解计算。因此熟练掌握ANSYS Fluent设置、工程问题简化和仿真分析,就显得尤为重要。

软件使用

体会笔者从2012年开始接触ANSYS Fluent软件,从最开始的Fluent 6.3到目前的Fluent 2020,在使用中见证了Fluent软件的完善过程。从开始按照教程进行简单案例计算,到逐步自主进行简单案例的仿真计算,再到将案例整理成书,其中最大的体会是初学者不要怕辛苦,要多进行仿真案例计算,学习如何把复杂工程化问题简化为运用Fluent软件进行分析计算。此外Fluent软件功能非常强大,操作设置随着版本的升级也越来越便捷。对于Fluent 2020版,在结果后处理过程中创建截面实现了可视化,大大降低了初学者进行截面创建及结果后处理的难度。

本书特色

本书由具有多年Fluent仿真计算经验的工程人员编写。在本书中,首先对Fluent仿真分析基础理论进行了介绍,其次详细地介绍了Fluent软件操作及设置,其中分享了笔者多年来进行仿真计算的经验,最后通过对13个实际工程案例的讲解,系统详细地介绍了如何将工程问题简化,如何在Fluent中进行网格处理、模型选取、参数设置及结果后处理等。本书有如下几个特色。

理论基础和实例讲解并重。本书既可作为Fluent初学者的学习教材,又可作为对Fluent有一定基础的工程师进行工程问题分析的参考书。

详细的视频讲解。本书包含详细的视频讲解,可以帮助读者更好地理解笔者进行工程问题简化的思路、参数设置、模型选取及结果后处理过程,以及了解仿真计算过程中需要重点关注的内容及操作设置细节。

逻辑清晰,讲解细致。本书从结构上主要分为基础理论(第1章)、软件基本操作(第2章)和案例分析(第3~15章)三部分,此外工程案例的几何形状及讲解深度均比市面上其他教程更深入。

作者简介

孙立军,高级仿真工程师,先后工作于ABB中国技术研究院、全球能源互联网研究院、南瑞集团等,对大功率电力电子器件散热、变压器热分析、燃气泄漏扩散、建筑风环境分析及流动燃烧等方面仿真有深入的研究,先后计算仿真分析案例上百个,承担多个大功率电力电子器件工程化项目仿真及设计,具有丰富的Fluent仿真计算实战经验。

目录
第1章 理论基础
1.1 流体力学基本理论 2
1.1.1 基本概念 2
1.1.2 层流和湍流 3
1.1.3 控制方程 3
1.1.4 边界及初始条件 4
1.2 计算流体力学概述 5
1.2.1 计算流体力学的求解过程 5
1.2.2 有限体积法 6
1.2.3 求解方法 6
第2章 Fluent软件操作及设置
2.1 软件启动及网格导入 9
2.1.1 软件启动 9
2.1.2 网格导入 11
2.1.3 网格尺寸调整及优化 12
2.2 总体模型设置 14
2.2.1 求解器及暂稳态设置 14
2.2.2 操作参数设置 15
2.3 典型物理模型介绍及设置 16
2.3.1 多相流模型设置 16
2.3.2 能量方程设置 19
2.3.3 流动模型设置 19
2.3.4 辐射模型设置 22
2.3.5 组分模型(燃烧及扩散)设置 25
2.3.6 颗粒离散相模型设置 30
2.3.7 噪声模型设置 32
2.4 材料及物性参数设置 33
2.4.1 新增材料设置 33
2.4.2 材料物性参数修改 35
2.5 计算域设置 36
2.5.1 计算域内材料设置 36
2.5.2 计算域内属性设置 37
2.6 边界条件介绍及设置 38
2.6.1 常用边界条件分类 38
2.6.2 常用边界条件参数设置 39
2.7 求解离散方法及控制设置 51
2.7.1 求解离散方法设置 51
2.7.2 松弛因子参数设置 52
2.8 求解过程监测设置 52
2.8.1 残差监测设置 52
2.8.2 面参数监测设置 53
2.8.3 体参数监测设置 54
2.9 初始化参数设置 55
2.10 输出保存文件设置 56
2.11 求解计算设置 57
第3章 变压器绕组温升及内部流场仿真分析研究
3.1 案例简介 60
3.2 软件启动及网格导入 60
3.3 模型、材料及边界条件设置 61
3.3.1 总体模型设置 61
3.3.2 物理模型设置 63
3.3.3 材料设置 64
3.3.4 计算域设置 69
3.3.5 边界条件设置 72
3.4 求解设置 77
3.4.1 求解方法及松弛因子设置 77
3.4.2 变量监测设置 77
3.4.3 求解过程监测设置 78
3.4.4 参数初始化设置 79
3.4.5 输出保存设置文件 80
3.4.6 求解计算设置 80
3.5 结果处理及分析 81
3.5.1 创建分析截面 81
3.5.2 温度云图分析 82
3.5.3 速度云图分析 84
3.5.4 计算结果数据后处理分析 85
第4章 埋地输油管道周围温度场暂态分析研究
4.1 案例简介 89
4.2 软件启动及网格导入 89
4.3 模型、材料及边界条件设置 90
4.3.1 总体模型设置 90
4.3.2 物理模型设置 91
4.3.3 材料设置 93
4.3.4 计算域设置 97
4.3.5 边界条件设置 98
4.4 求解设置 102
4.4.1 求解方法及松弛因子设置 102
4.4.2 变量监测设置 102
4.4.3 求解过程监测设置 103
4.4.4 参数初始化设置 104
4.4.5 输出保存设置文件 105
4.4.6 求解计算设置 106
4.5 结果处理及分析 107
4.5.1 创建分析截面 107
4.5.2 温度云图分析 107
4.5.3 计算结果数据后处理分析 109
第5章 大空间下建筑物内外空气流动特性分析
5.1 案例简介 113
5.2 软件启动及网格导入 113
5.3 模型、材料及边界条件设置 114
5.3.1 总体模型设置 114
5.3.2 物理模型设置 115
5.3.3 材料设置 116
5.3.4 计算域设置 117
5.3.5 边界条件设置 117
5.4 求解设置 120
5.4.1 求解方法及松弛因子设置 120
5.4.2 求解过程监测设置 120
5.4.3 参数初始化设置 121
5.4.4 输出保存设置文件 122
5.4.5 求解计算设置 122
5.5 结果处理及分析 123
5.5.1 创建分析截面 123
5.5.2 速度分布云图分析 123
5.5.2 速度矢量云图分析 124
第6章 大功率电力电子器件散热仿真分析
6.1 案例简介 128
6.2 软件启动及网格导入 128
6.3 模型、材料及边界条件设置 129
6.3.1 总体模型设置 129
6.3.2 物理模型设置 130
6.3.3 材料设置 131
6.3.4 计算域设置 133
6.3.5 边界条件设置 135
6.4 求解设置 139
6.4.1 求解方法及松弛因子设置 139
6.4.2 求解过程监测设置 140
6.4.3 参数初始化设置 140
6.4.4 输出保存设置文件 141
6.4.5 求解计算设置 141
6.5 结果处理及分析 142
6.5.1 创建分析截面 142
6.5.2 速度云图分析 142
6.5.3 温度云图分析 144
6.5.4 计算结果数据后处理分析 145
第7章 煤粉气固两相流流动仿真分析
7.1 案例简介 148
7.2 软件启动及网格导入 148
7.3 模型、材料及边界条件设置 149
7.3.1 总体模型设置 149
7.3.2 物理模型设置 150
7.3.3 材料设置 153
7.3.4 计算域设置 154
7.3.5 边界条件设置 155
7.4 求解设置 157
7.4.1 求解方法及松弛因子设置 157
7.4.2 求解过程监测设置 158
7.4.3 参数初始化设置 158
7.4.4 输出保存设置文件 159
7.4.5 瞬态计算自动保存设置 159
7.4.6 求解计算设置 160
7.5 结果处理及分析 160
7.5.1 速度云图分析 160
7.5.2 离散相煤粉浓度云图分析 162
第8章 大型往复式燃烧炉炉膛内烟气流动及传热特性分析
8.1 案例简介 166
8.2 软件启动及网格导入 166
8.3 模型、材料及边界条件设置 167
8.3.1 总体模型设置 167
8.3.2 物理模型设置 168
8.3.3 材料设置 170
8.3.4 计算域设置 172
8.3.5 边界条件设置 173
8.4 求解设置 178
8.4.1 求解方法及松弛因子设置 178
8.4.2 求解过程监测设置 179
8.4.3 参数初始化设置 180
8.4.4 输出保存设置文件 180
8.4.5 求解计算设置 181
8.5 结果处理及分析 181
8.5.1 选取截面温度云图分析 181
8.5.2 选取截面速度云图分析 183
8.5.3 选取截面速度矢量图分析 184
8.5.4 整体炉膛壁面温度云图分析 185
8.5.5 计算结果数据后处理分析 186
第9章 河道内污染物流动扩散仿真分析
9.1 案例简介 190
9.2 软件启动及网格导入 190
9.3 模型、材料及边界条件设置 191
9.3.1 总体模型设置 191
9.3.2 物理模型设置 192
9.3.3 材料设置 194
9.3.4 计算域设置 196
9.3.5 边界条件设置 197
9.4 求解设置 200
9.4.1 求解方法及松弛因子设置 200
9.4.2 求解过程监测设置 201
9.4.3 参数初始化设置 201
9.4.4 输出保存设置文件 202
9.4.5 求解计算设置 203
9.5 结果处理及分析 203
9.5.1 速度云图分析 203
9.5.2 污染物浓度云图分析 204
9.5.3 计算结果数据后处理分析 206
第10章 不同组分气体混合分析研究
10.1 案例简介 208
10.2 软件启动及网格导入 208
10.3 模型、材料及边界条件设置 209
10.3.1 总体模型设置 209
10.3.2 物理模型设置 211
10.3.3 材料设置 212
10.3.4 计算域设置 215
10.3.5 边界条件设置 215
10.4 求解设置 218
10.4.1 求解方法及松弛因子设置 218
10.4.2 求解过程监测设置 219
10.4.3 参数初始化设置 220
10.4.4 输出保存设置文件 220
10.4.5 求解计算设置 221
10.5 结果处理及分析 222
10.5.1 气体浓度云图分析 222
10.5.2 速度云图分析 223
10.5.3 计算结果数据后处理分析 224
第11章 液化天然气储罐内翻滚仿真分析研究
11.1 案例简介 227
11.2 软件启动及网格导入 227
11.3 模型、材料及边界条件设置 228
11.3.1 总体模型设置 228
11.3.2 物理模型设置 230
11.3.3 材料设置 232
11.3.4 计算域设置 236
11.3.5 边界条件设置 237
11.4 求解设置 239
11.4.1 求解方法及松弛因子设置 239
11.4.2 求解过程贱检测设置 240
11.4.3 参数初始化设置 240
11.4.4 输出保存设置文件 242
11.4.5 求解计算设置 243
11.5 结果处理及分析 244
11.5.1 速度云图分析 244
11.5.2 速度等值线分布分析 247
第12章 数据机房内发热器件温度及流场仿真研究
12.1 案例简介 250
12.2 软件启动及网格导入 250
12.3 模型、材料及边界条件设置 251
12.3.1 总体模型设置 251
12.3.2 物理模型设置 252
12.3.3 材料设置 253
12.3.4 计算域设置 255
12.3.5 边界条件设置 257
12.4 求解设置 260
12.4.1 求解方法及松弛因子设置 260
12.4.2 求解过程监测设置 261
12.4.3 参数初始化设置 262
12.4.4 输出保存设置文件 262
12.4.5 求解计算设置 263
12.5 结果处理及分析 263
12.5.1 创建分析截面 263
12.5.2 温度云图分析 264
12.5.3 速度云图分析 267
12.5.4 计算结果数据后处理分析 268
第13章 房间空调位置对舒适度影响的仿真研究
13.1 案例简介 272
13.2 软件启动及网格导入 272
13.3 模型、材料及边界条件设置 273
13.3.1 总体模型设置 273
13.3.2 物理模型设置 274
13.3.3 材料设置 275
13.3.4 计算域设置 277
13.3.5 边界条件设置 278
13.4 求解设置 280
13.4.1 求解方法及松弛因子设置 280
13.4.2 求解过程监测设置 280
13.4.3 参数初始化设置 281
13.4.4 输出保存设置文件 282
13.4.5 求解计算设置 283
13.5 结果处理及分析 283
13.5.1 创建分析截面 283
13.5.2 温度云图分析 284
13.5.3 速度云图分析 288
13.5.4 计算结果数据后处理分析 290
第14章 大空间内气体污染物扩散仿真分析研究
14.1 案例简介 294
14.2 软件启动及网格导入 294
14.3 模型、材料及边界条件设置 295
14.3.1 总体模型设置 295
14.3.2 物理模型设置 296
14.3.3 材料设置 298
14.3.4 计算域设置 301
14.3.5 边界条件设置 302
14.4 求解设置 306
14.4.1 求解方法及松弛因子设置 306
14.4.2 求解过程监测设置 307
14.4.3 参数初始化设置 308
14.4.4 输出保存设置文件 309
14.4.5 求解计算设置 310
14.5 结果处理及分析 310
14.5.1 创建分析截面 310
14.5.2 污染物浓度云图分析 311
14.5.3 速度云图分析 315
14.5.4 计算结果数据后处理分析 316
第15章 锅炉烟道内SNCR脱硝冷态模拟分析研究
15.1 案例简介 320
15.2 软件启动及网格导入 320
15.3 模型、材料及边界条件设置 321
15.3.1 总体模型设置 321
15.3.2 物理模型设置 322
15.3.3 材料设置 324
15.3.4 计算域设置 325
15.3.5 边界条件设置 326
15.4 求解设置 331
15.4.1 求解方法及松弛因子设置 331
15.4.2 求解过程监测设置 332
15.4.3 参数初始化设置 333
15.4.4 输出保存设置文件 334
15.4.5 求解计算设置 334
15.5 结果处理及分析 335
15.5.1 创建分析截面 335
15.5.2 烟气组分浓度云图分析 336
15.5.3 速度云图分析 339
15.5.4 计算结果数据后处理分析 341
内容简介

ANSYS Fluent 2020涵盖各种物理建模功能,可对工业应用中的流动、湍流、热交换等进行建模,具有超强的可扩展的高性能计算功能,能够快速高效地解决复杂的流体动力学仿真问题。本书从Fluent2020仿真计算基础理论讲起,详细分析说明Fluent仿真计算操作设置并深入到项目实战案例,重点介绍使用Fluent进行大功率电力电子、污染物泄露扩散等领域的仿真计算,读者不但可以系统地学习如何进行Fluent仿真分析设置,而且还能对Fluent解决实际工程问题分析有更为深入的理解。

本书分为15章,内容主要包括Fluent软件操作及设置,以及13个实际工程案例的详解。覆盖湍流流动、传热、组分输送模型、多相流、颗粒离散相、噪声等,涉及流体流动、燃烧传热、大功率电力电子散热、污染物泄漏扩散、多相流流动及建筑物舒适性等工程问题。

本书内容通俗易懂,案例丰富,实用性强,特别适合Fluent 2020的入门读者和进阶读者阅读,也适合具有一定工程经验的结构、土木、建筑等领域其他Fluent爱好者阅读。另外,本书也适合作为相关培训机构的教材使用。

内容推荐
本书分为15章, 涵盖的主要内容有Fluent仿真理论基础; Fluent软件操作及设置; 变压器绕组温升及内部流场仿真; 埋地输油管道周围温度场分析; 大空间下建筑物内外空气流动; 大功率电力电子器件散热; 数据机房内发热元件温度分布; 大空间内气体污染物扩散; 锅炉烟道内SNCR脱硝冷态模拟; 大型往复式燃烧炉炉膛内烟气流动及传热特性; 煤粉气固两相流流动; 埋地输油管道周围温度场暂态分析等。
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更新时间:2025/3/29 1:20:22