Fluent高级应用与实例分析

第1章 CFD基础

1.1 流体力学的基本概念

1.1.1 流体的连续介质模型

1.1.2 流体的性质

1.1.3 流体力学中的力与压强

1.1.4 流体运动的描述

1.2 CFD基本模型

1.2.1 基本控制方程

1.2.2 湍流模型

1.2.3 初始条件和边界条件

1.3 CFD模型的离散——有限体积法

1.3.1 CFD模型的数值求解方法概述

1.3.2 有限体积法

1.3.3 有限体积法中常用的离散格式

1.4 流场数值计算算法分析

1.4.1 SIMPLE算法详解

1.4.2 其他算法介绍

第2章　Fluent基本介绍

2.1　Fluent概述

2.1.1 Fluent软件组成

2.1.2 Fluent的文件类型

2.1.3 Fluent的特点

2.2 Fluent的操作界面

2.2.1 图形用户界面

2.2.2 文本用户界面（TUI）及Scheme表达式

2.2.3 图形控制及鼠标使用

2.3 Fluent简单操作实例

2.3.1 Fluent计算流程

2.3.2　简单流动与传热的计算

2.4　Fluent读取Ansys网格的操作

2.4.1 Fluent读取Ansys网格的方法

2.4.2　Fluent读取Ansys网格的实例

第3章　Gambit的使用

3.1　Gambit功能及界面

3.1.1　特点及功能

3.1.2　基本界面

3.1.3　Gambit的文件组成

3.1.4　Gambit中鼠标的使用

3.2　Gambit建模及网格划分

3.2.1 二维建模

3.2.2　二维网格划分

3.2.3　三维建模

3.2.4　三维网格划分

3.2.5　与CAD软件的接口

3.3　建模及网格划分实例

3.3.1 二维轴对称维多辛斯基曲线喷嘴

3.3.2　三维贯通管

第4章　通用后处理Tecplot使用入门

4.1　Tecplot基本功能

4.1.1　Tecplot的界面

4.1.2基本功能

4.2　Tecplot的数据格式

4.2.1　Tecplot数据层次

4.2.2　多数据区域

4.2.3 数据区域中的数据结构

4.3　Tecplot对Fluent数据进行后处理

4.3.1 Tecplot识别的数据格式

4.3.2 Tecplot读取Fluent文件步骤

4.4　Teeplot绘图环境设置

4.4.1 网格和标尺的设定

4.4.2　坐标系统

4.5　Tecplot使用实例

4.5.1　绘制XY曲线

4.5.2　绘制矢量图

4.5.3　绘制等值线图

4.5.4　绘制流线图

4.5.5 绘制散点图

4.5.6　绘制三维流场图

第5章　多相流基本模型

5.1　VOF模型

5.1.1　VOF模型概述及其局限

5.1.2　控制方程

5.2　混合模型

5.2.1　混合模型概述及其局限

5.2.2　控制方程

5.3　欧拉模型

5.3.1 欧拉模型概述及其局限

5.3.2　控制方程

5.4　气穴影响

5.4.1 气穴模型概述及其局限

5.4.2　体积和气泡数量

5.4.3　体积分数方程

5.4.4　气泡动力学

5.5　选择通用多相流模型

5.6　设置一般的多相流问题

5.6.1 使用一般多相流模型的步骤

5.6.2　选用多相流模型并指定相数

5.6.3　选择VOF公式

5.6.4　定义均匀多相流

5.6.5　包含气穴影响

5.6.6　定义相概述

5.6.7　定义VOF模型中的相

5.6.8　定义混合模型中的相

5.6.9　定义欧拉模型中的相

5.6.10　包含体积力

5.6.11 为VOF模型设置时间依赖参数

5.6.12　为欧拉多相流计算选择紊流模型

5.6.13　设置边界条件

5.6.14　设置初始体积分数

5.6.15　可压缩VOF和混合模型计算的输入

5.6.16　凝固／熔解VOF计算的输入

5.7　一般多相流问题的求解策略

5.7.1　VOF模型的求解策略

5.7.2　混合模型的求解策略

5.7.3　欧拉模型的求解策略

第6章 多相流计算实例

6.1　沉淀池活性污泥沉降的计算

6.1.1 问题描述

6.1.2　具体计算

6.2　泄洪坝气固液三相流的计算

6.2.1 问题描述

6.2.2　具体计算

第7章　动网格计算方法概述

7.1　动网格计算模型

7.2　动网格更新方法

7.2.1　基于弹性变形的网格调整

7.2.2　动态网格层变方法

7.2.3　局部网格重构方法

7.3　Fluent中动网格相关设置

7.3.1　启动动网格计算

7.3.2　运动边界文件的准备与导入

7.3.3　运动边界（动态区域）的相关设置

第8章　UDF使用指南

8.1 UDF基础

8.1.1　Fluent的求解次序

8.1.2　Fluent网格拓扑

8.1.3　Fluent的数据类型

8.2　UDF中访问Fluent变量的宏

8.2.1　访问单元的宏

8.2.2　访问面的宏

8.2.3　访问几何的宏

8.2.4　访问节点的宏

8.2.5　访问多相的宏

8.3　UDF实用工具宏

8.3.1　一般的循环宏

8.3.2　查询多相组分的宏

8.3.3 没置面变最

8.3.4　访问没有赋值的自变量

8.3.5　访问邻近网格和线索的变量

8.3.6　矢量工具

8.4　UDF常用DEFINE宏

8.4.1　通用求解宏

8.4.2　模型指定宏

8.4.3　多相流模型宏

8.5　UDF的解释和编译

8.5.1　UDF的解释运行

8.5.2　UDF的C编译

8.5.3 UDF的VC++编译

8.5.4　编译相关问题

第9章　动网格计算实例

9.1　悬浮生物载体在移动床运动的模拟

9.1.1 问题描述

9.1.2　具体计算过程

9.2　齿轮泵的动态模拟

9.2.1 问题描述

9.2.2　具体计算过程

第10章　滑移网格基础

10.1　滑移网格概述

10.1.1　滑移网格的应用及运动方式

10.1.2　滑移网格的原理

10.2　滑移网格的基本设置

10.2.1 网格的前提条件

10.2.2　问题的建立

第11章　滑移网格的计算实例

11.1 转笼生物反应器的内部流场计算

11.1.1　问题描述

11.1.2　具体计算过程

11.2　车辆交会的动态模拟

11.2.1 问题描述

11.2.2　具体计算过程

11.3　滑移网格模型和动网格模型计算比较

11.3.1 数学模型上的区别

11.3.2　在建模处理上的区别

11.3.3　计算速度的比较

11.3.4　转笼生物反应器计算结果上的区别

11.3.5 结论

第12章　UDF的高级用法

12.1 求取任意几何点的物理场值

12.1.1 基本C++类的说明

12.1.2　求取任何一点的物理场值的方法

12.2　Fluent和有限元软件的数据交换

12.2.1 两数值模拟软件进行数据交换的方式条件

12.2.2　Fluent和FEPG的数据交换

第13章　开发基于Gambit和Fluent的数值模拟软件

13.1 用VC++操纵Gambit

13.1.1批处理文件的构建

13.1.2 Gambit的启动和批处理文件的运行

13.1.3 Gambit的进阶编程初步

13.2　用VC操纵Fluent

13.2.1 Fluent的命令行操纵方法

13.2.2 VC操纵Fluent的步骤

13.3　边界条件的自动识别和施加

13.4　用VC打开Tecplot

第14章　并行Fluent的UDF

14.1 并行Fluent的域、线索、面和单元

14.1.1　进程通信概述

14.1.2　进程全局变量

14.1.3　并行Fluent中的线索

14.1.4　并行Fluent中的网格单元

14.1.5　并行Fluent中的网格面

14.2　并行UDF节点的数据传递和同步

14.2.1　主进程传递数据到节点进程

14.2.2　节点进程传输数据到主进程

14.2.3　消息传输宏

14.2.4　节点线程全局宏

14.3　用Fluent VC Programmer编写并行UDF

14.4　程序实例

14.5　启动并行Fluent

参考文献

本书是Fluent在多相流、动网格、滑移网格等高级应用方面的指导性教材。全书共分14章，第1章介绍流体力学基本知识，第2章至第4章分别介绍Fluent、Gambit和Tecplot的基本使用，第5章介绍多相流理论，第6章为多相流的计算实例，第7章介绍动网格基础知识，第8章介绍UDF基本知识，第9章为动网格计算实例，第10章为滑移网格基本知识，第11章为滑移网格计算实例，第12章介绍Fluent的并行计算，最后两章为Fluent的二次开发应用。本书以详细的实例方式说明Fluent高级应用的计算操作，具有较强的实用性。本书可作为水利、动力、能源、航空、冶金、环境、建筑、机械、材料、流体工程等专业的研究生和本科生教材，也可供上述领域的科研人员，特别是进行CFD应用计算的人员参考。

本书是Fluent在多相流、动网格、滑移网格等高级应用方面的指导性教材。本书以详细的实例方式说明Fluent高级应用的计算操作，具有较强的实用性。本书可作为水利、动力、能源、航空、冶金、环境、建筑、机械、材料、流体工程等专业的研究生和本科生教材，也可供上述领域的科研人员，特别是进行CFD应用计算的人员参考。