ANSYS CFX流体分析及仿真

成刚

第1章 流体流动分析概述 1
1.1 流体分析的发展 2
1.1.1 CFD的提出 2
1.1.2 CFD软件简介 2
1.1.3 流体分析的应用领域 3
1.2 CFX软件简介 4
1.2.1 Windows版本运行方法 6
1.2.2 并行计算 6
1.3 CFX与其他软件的数据交换 7
本章小结 7
第2章 CFX基本理论和方法 8
2.1 基本符号和变量 9
2.2 计算流体力学原理 11
2.3 ANSYS CFX中的湍流模型 12
2.3.1 k-模型 12
2.3.2 BSL k-模型 14
2.3.3 Shear Stress Transport模型 16
2.3.4 Reynolds Stress模型 16
2.4 壁面函数理论 19
2.5 多孔介质中的流动理论 22
2.6 表达式语言和命令语言 24
本章小结 31
第3章 网格生成 32
3.1 网格生成方法 33
3.2 以ANSYS ICEM划分网格 34
3.3 ANSYS ICEM CFD基本用法 36
3.3.1 模型接口 36
3.3.2 几何功能 36
3.3.3 自动网格编辑 38
3.3.4 生成拓扑 40
3.3.5 网格编辑 42
3.3.6 网格输出 43
3.3.7 操作控制树的使用 43
实例3-1 圆柱相交水槽的网格划分 44
3.4 以CFX-TurboGrid划分网格 53
实例3-2 涡轮网格划分 58
本章小结 63
第4章 稳态和非稳态模拟 64
4.1 稳态模拟 65
4.1.1 稳态模拟的设定 65
4.1.2 稳态模拟的输出 67
4.2 非稳态模拟 69
4.2.1 非稳态模拟的设定 69
4.2.2 非稳态模拟的输出 75
本章小结 76
第5章 物理定义CFX-Pre 77
5.1 CFX-Pre进行物理定义的前期
工作 78
5.1.1 CFX-Pre窗口工具介绍 78
5.1.2 导入网格 79
5.1.3 操作控制 80
5.1.4 前处理主要功能 81
5.2 域 82
5.2.1 域前设定 82
5.2.2 域设定 100
5.2.3 子域 122
5.2.4 点源 128
5.2.5 共轭传热模拟 130
5.3 边界条件 130
5.3.1 基本设定 130
5.3.2 边界类型 131
5.3.3 入口边界设定 132
5.3.4 出口边界设定 139
5.3.5 开放式出口设定 142
5.3.6 壁面边界设定 145
5.3.7 对称面边界条件 149
5.3.8 初始边界条件设定 149
5.3.9 边界条件文件 152
5.3.10 域交界面 154
5.4 求解器控制 156
5.4.1 如何定义求解器设置 156
5.4.2 求解格式 157
5.4.3 时间步选择 158
5.4.4 时间尺度控制 158
5.4.5 收敛方案 160
5.4.6 逝去时间控制 161
5.4.7 固体计算域时间尺度控制 161
5.4.8 方程分类设定 161
5.4.9 高级设置和关键点 162
5.4.10 输出文件和监控 162
本章小结 164
第6章 数值求解CFX-Solver 165
6.1 定义模拟计算 166
6.2 并行计算 170
6.3 工作界面 171
6.4 求解文件的输出 176
本章小结 177
第7章 后处理CFX-Post 178
7.1 CFX后处理工作界面 179
7.2 CFX后处理的工作流程 181
7.2.1 创建位置 181
7.2.2 创建对象 193
7.2.3 创建数据 202
7.2.4 报告工具和文件 209
本章小结 213
第8章 旋转机械前后处理 214
8.1 旋转机械前处理Turbo Pre 215
8.1.1 基本设置 215
8.1.2 组件定义 216
8.1.3 物理问题定义 218
8.1.4 交界面定义 219
8.1.5 边界条件定义 219
8.1.6 最后操作 219
8.2 旋转机械后处理Turbo Post 220
8.2.1 初始化 221
8.2.2 四种可用实体 221
8.2.3 旋转机械宏 223
本章小结 225
第9章 内部流动分析实例 226
实例9-1 弯管内气体的流动与传热 227
实例9-2 静止混合器中的流动 242
本章小结 257
第10章 外部流动分析实例 258
实例10-1 物体周围绕流分析 259
实例10-2 自由表面流动模拟 277
本章小结 297
第11章 换热流动分析实例 298
实例11-1 带有共轭换热的流动 299
实例11-2 燃料管道辐射换热模拟 319
本章小结 333
第12章 非稳态分析实例 334
实例12-1 冶金用结晶器钢水液面波动模拟 335
实例12-2 附加变量非稳态模拟实例 361
本章小结 380
第13章 多孔介质和气固两相分析实例 381
实例13-1 多孔介质模型案例分析 382
实例13-2 气固两相流案例分析 398
本章小结 415
参考文献 416


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    本书在第1版的基础上进行补充和完善，以Ansys CFX14.0为蓝本，由浅入深、循序渐进地介绍CFX的使用方法，包括CFX的基本理论与方法、ICEM CFD网格生成、CFX前处理、CFX求解、CFX后处理等，并通过几个典型实例，详细介绍CFX从网格划分到模型建立，从求解到后处理的全过程，可以按照实例讲解一步一步地完成CFX模拟的实现，并对CFX建模过程、求解理念和后处理方法有一定的认识。

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