ANSYS CFX流体分析及仿真.pdf

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《ANSYS CFX流体分析及仿真》:CFX——全球首选流体分析软件,CFX——强大的耦合分析功能,基础知识-工程实例-耦合分析实例,实例操作视频教学,轻松学习。

目录
第1章 流体流动分析概述 1
1.1 流体分析的发展 1
1.1.1 CFD的提出 1
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 5
1.2.2 并行计算 6
1.3 CFX与其他软件的数据交换 6
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 8
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 32
3.2 以ANSYS ICEM划分网格 33
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 37
3.3.3 自动网格编辑 39
3.3.4 生成拓扑 40
3.3.5 网格编辑 43
3.3.6 网格输出 44
3.3.7 操作控制树的使用 44
实例3-1 圆柱相交水槽的网格划分 45
3.4 以CFX-TurboGrid划分网格 54
实例3-2 涡轮网格划分 59
本章小结 64

第4章 稳态和非稳态模拟 65
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 68
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 76
本章小结 77

第5章 物理定义CFX-Pre 78
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 82
5.2 域 83
5.2.1 域前设定 83
5.2.2 域设定 100
5.2.3 子域 121
5.2.4 点源 128
5.2.5 共轭传热模拟 129
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 151
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 160
5.4.7 固体计算域时间尺度控制 160
5.4.8 方程分类设定 161
5.4.9 高级设置和关键点 161
5.4.10 输出文件和监控 162
本章小结 163

第6章 数值求解CFX-Solver 164
6.1 激活求解器管理器 164
6.2 定义模拟计算 165
6.3 并行计算 168
6.4 工作界面 170
6.5 求解文件的输出 174
本章小结 175

第7章 后处理CFX-Post 176
7.1 CFX后处理工作界面 176
7.2 CFX后处理的工作流程 179
7.2.1 创建位置 179
7.2.2 创建对象 191
7.2.3 创建数据 201
7.2.4 报告工具和文件 208
本章小结 212

第8章 旋转机械前后处理 213
8.1 旋转机械前处理Turbo Pre 213
8.1.1 基本设置 213
8.1.2 组件定义 215
8.1.3 物理问题定义 216
8.1.4 交界面定义 218
8.1.5 边界条件定义 218
8.1.6 最后操作 219
8.2 旋转机械后处理Turbo Post 219
8.2.1 初始化 220
8.2.2 四种可用实体 220
8.2.3 旋转机械宏 223
本章小结 224

第9章 内部流动分析实例 225
实例9-1 弯管内气体的流动与传热 225
实例9-2 静止混合器中的流动 242
本章小结 258

第10章 外部流动分析实例 259
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 279
本章小结 301

第11章 换热流动分析实例 302
实例11-1 带有共轭换热的流动 302
实例11-2 燃料管道辐射换热模拟 326
本章小结 343

第12章 非稳态分析实例 344
实例12-1 冶金用结晶器钢水液面波动模拟 344
实例12-2 附加变量非稳态模拟实例 374
本章小结 396

第13章 多孔介质和气固两相分析实例 397
实例13-1 多孔介质模型案例分析 397
实例13-2 气固两相流案例分析 418
本章小结 437
参考文献 438

文摘
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ANSYS CFX流体分析及仿真

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ANSYS CFX流体分析及仿真

计算流体力学是计算流体动力学的简称,用离散化的数值方法及电子计算机对流体无粘绕流和黏性流动进行数值模拟和分析的学科,算力学的一个分支。无黏绕流包括低速流、跨声速流、超声速流等;黏性流动包括湍流、边界层流动等。计算流体力学是为弥补理论分析方法的不足而于20世纪60年代发展起来的,并相应地形成了各种数值解法。主要是有限差分法和有限元法。流体力学运动偏微分方程有椭圆形、抛物形、双曲线形和混合型之分,计算流体力学很大程度上就是针对不同性质的偏微分方程采用和发展了相应的数值解法。
计算流体力学的兴起推动了研究工作的发展。自从1687年牛顿定律公布以来,直到20世纪50年代初,研究流体运动规律的主要方法有两种:一是试验研究,以地面试验为研究手段;另一种是理论分析方法,利用简单流动模型假设,给出所研究问题的解析解。理论工作者在研究流体流动规律的基础上建立了各类型主控方程,提出了各种简化流动模型,给出了一系列解析解和计算方法。这些研究成果推动了流体力学的发展,奠定了今天计算流体力学的基础,很多方法仍是目前解决实际问题时常采用的方法。然而,仅采用这些方法研究较复杂的非线性流动现象是不够的,特别是不能满足20世纪50年代已开始高速发展起来的航天器绕流流场特性研究的需要。

内容简介
《ANSYS CFX流体分析及仿真》主要内容简介:CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件,CFX已经遍及航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、防火安全、冶金、环保等领域,为全球6000多个用户解决了大量的实际问题。《ANSYS CFX流体分析及仿真》以CFX13.0为蓝本,由浅入深、循序渐进地介绍了CFX的使用方法,包括CFX的基本理论与方法、ICEMCFD网格生成、CFX前处理、CFX求解、CFX后处理等功能的介绍,并通过几个典型的CFX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和了解。《ANSYS CFX流体分析及仿真》适合CFX的初学者和使用过其他模拟软件的读者使用,同时对使用CFX有一定经验的读者来讲,也很有参考价值。

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