精通CFD工程仿真與案例實戰(zhàn)

《精通CFD工程仿真與案例實戰(zhàn):FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot》：8個經(jīng)典網(wǎng)格ICEM CFD劃分實例（非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、O-grid網(wǎng)格劃分、邊界層網(wǎng)格），詳細講解ICEM，CFD的應用，26個經(jīng)典的FLUENT案例（氣流組織、管流、換熱、可壓縮流動、水波、翼型繞流、各類多相流模型、固體燃料，電池、SNCR、燃燒與化學反應、催化反應、非牛頓流體、風機、圓柱繞流、UDF），全面解讀FLUENT的應用，典型的Tecplot后處理應用（矢量圖、等值線圖、三維剖面圖、XY點圖），260分鐘視頻講解及各算例源文件，幫助讀者盡快融入實戰(zhàn)角色（見光盤）。

第1章　CFD概述

1.1　計算流體力學概述　1

1.1.1　計算流體力學的基本思想和本質(zhì)　1

1.1.2　計算流體力學的優(yōu)勢　2

1.1.3　CFD學科誕生與工程化背景　2

1.1.4　計算流體力學的應用領(lǐng)域　3

1.2　計算流體力學問題的解決過程　3

1.2.1　前處理　3

1.2.2　求解　4

1.2.3　后處理　4

1.3　計算流體力學商業(yè)軟件介紹　4

1.3.1　前處理器　4

1.3.2　求解器　5

1.3.3　后處理軟件　10

1.4　FLUENT的操作界面　12

1.4.1　啟動FLUENT界面　12

1.4.2　FLUENT主界面　12

1.5　FLUENT的基礎(chǔ)操作　14

1.5.1　啟動ANSYS FLUENT求解器　15

1.5.2　讀入網(wǎng)格文件　15

1.5.3　網(wǎng)格檢查　16

1.5.4　尺寸檢查　17

1.5.5　網(wǎng)格光順化　17

1.5.6　顯示網(wǎng)格　18

1.5.7　模型參數(shù)設(shè)置　18

1.5.8　物性參數(shù)設(shè)置　19

1.5.9　邊界條件參數(shù)設(shè)置　19

1.5.10　求解參數(shù)設(shè)置　22

1.5.11　迭代求解　23

1.5.12　利用高階離散格式獲得精確解　23

1.6　顯示計算結(jié)果與分析結(jié)果數(shù)據(jù)　24

1.6.1　顯示速度的云圖　24

1.6.2　顯示溫度的云圖　25

1.6.3　顯示速度矢量圖　26

1.6.4　顯示出口溫度的XY點圖　27

1.7　本章總結(jié)　28

第2章　網(wǎng)格基礎(chǔ)與操作

2.1　CFD網(wǎng)格前處理理論準備　29

2.1.1　劃分網(wǎng)格的目的　29

2.1.2　網(wǎng)格幾何要素　29

2.1.3　網(wǎng)格形狀　29

2.1.4　結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格　30

2.1.5　壁面和近壁區(qū)網(wǎng)格處理原則　32

2.1.6　網(wǎng)格質(zhì)量評價標準　34

2.1.7　選擇合適的網(wǎng)格類型　35

2.1.8　網(wǎng)格自適應　36

2.2　GAMBIT網(wǎng)格劃分　37

2.2.1　GAMBIT的基本功能與界面　37

2.2.2　GAMBIT基本術(shù)語　40

2.2.3　GAMBIT幾何通用操作　41

2.2.4　GAMBIT幾何造型　43

2.2.5　GAMBIT實體幾何操作　53

2.2.6　GAMBIT劃分實體網(wǎng)格　57

2.2.7　劃分體網(wǎng)格　61

2.2.8　劃分邊界層網(wǎng)格　66

2.2.9　GAMBIT指定邊界和域類型　67

2.2.10　尺寸函數(shù)　68

2.2.11　網(wǎng)格劃分策略分析簡介　70

2.2.12　網(wǎng)格質(zhì)量管理及網(wǎng)格輸出　72

2.3　ICEM CFD網(wǎng)格劃分　74

2.3.1　ICEM CFD基本功能與界面　74

2.3.2　ICEM CFD幾何體創(chuàng)建與處理　78

2.3.3　ICEM CFD劃分非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格　83

2.3.4　ICEM CFD劃分棱柱邊界層網(wǎng)格　94

2.3.5　ICEM CFD劃分六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格　99

2.3.6　ICEM CFD指定邊界和域類型以及輸出網(wǎng)格　111

第3章FLUENT基礎(chǔ)與操作

3.1　FLUENT求解，啟動FLUENT與FLUENT并行計算　114

3.2　FLUENT腳本文件自動運行　116

3.3　FLUENT文件類型　117

3.4　網(wǎng)格檢查　117

3.4.1　在FLUENT中檢查網(wǎng)格　117

3.4.2　報告網(wǎng)格統(tǒng)計量　119

3.5　計算域尺寸設(shè)置　119

3.5.1　FLUENT的計算單位系統(tǒng)　119

3.5.2　在FLUENT中設(shè)置計算域尺寸　120

3.6　定義湍流模型　120

3.6.1　流體與流動的分類　120

3.6.2　判斷湍流的標準　122

3.6.3　湍流模型的評價與選擇　122

3.6.4　壁面函數(shù)的選擇　127

3.6.5　在ANSYS FLUENT中設(shè)定湍流模型　127

3.7　對流換熱計算　131

3.7.1　在FLUENT中考慮對流換熱　131

3.7.2　考慮自然對流問題的場合與方法　132

3.8　輻射換熱計算　134

3.8.1　選擇輻射換熱模型　134

3.8.2　在ANSYS FLUENT中設(shè)定P1輻射模型　135

3.8.3　在ANSYS FLUENT中設(shè)定Discrete Ordinates輻射模型　136

3.8.4　輻射物質(zhì)屬性定義　137

3.9　模擬不考慮化學反應的組分傳輸過程　137

3.10　化學反應流與燃燒模擬　138

3.10.1　FLUENT中的燃燒模型介紹　138

3.10.2　反應模型的選擇　139

3.10.3　通用有限速率模型　141

3.10.4　ISAT算法　146

3.10.5　導入CHEMKIN格式的化學反應機理　147

3.10.6　非預混燃燒模型之混合分數(shù)/PDF模型　148

3.10.7　非預混燃燒模型之層流火焰面模型　148

3.10.8　FLUENT中的煤燃燒模擬計算器的設(shè)置與使用　150

3.10.9　預混燃燒模型　151

3.10.10　部分預混燃燒模型　152

3.10.11　組分概率密度輸運燃燒模型　153

3.10.12　FLUENT燃燒模擬可能遇到的點火問題　154

3.11　表面反應模擬　155

3.12　設(shè)定操作工況參數(shù)　156

3.13　設(shè)定單元區(qū)域條件　158

3.13.1　單元區(qū)域條件的類型　158

3.13.2　單元區(qū)域條件設(shè)定　159

3.14　多孔介質(zhì)計算域　161

3.15　設(shè)定邊界條件　162

3.15.1　邊界條件類型　163

3.15.2　邊界條件設(shè)定　163

3.16　控制方程離散化　186

3.16.1　離散方法　186

3.16.2　離散格式　187

3.16.3　離散格式的選擇　188

3.16.4　在FLUENT中設(shè)置離散格式　189

3.17　求解方法　190

3.17.1　基于壓力的求解器　190

3.17.2　基于密度的求解器　192

3.17.3　在FLUENT中設(shè)置求解器　192

3.18　設(shè)置亞松弛因子　193

3.19　設(shè)置庫朗數(shù)　194

3.20　設(shè)置求解極限　194

3.21　求解初始化　195

3.21.1　全局初始化　195

3.21.2　對初始值進行局部修補　196

3.22　求解器的使用方法　196

3.22.1　使用求解器的基本步驟　196

3.22.2　在FLUENT中設(shè)置定常狀態(tài)的計算　197

3.23　確認收斂性　197

3.24　網(wǎng)格自適應　198

3.25　UDF的基本理論與應用　198

3.25.1　UDF的基本理論　198

3.25.2　UDF的應用　199

3.26　FLUENT中常見警告的出現(xiàn)原因和解決方法　199

第4章　后處理基礎(chǔ)與操作

4.1　計算后處理：FLUENT后處理　202

4.1.1　創(chuàng)建點、線和面　202

4.1.2　流場顯示　206

4.1.3　顯示網(wǎng)格　207

4.1.4　顯示等值線云圖　207

4.1.5　顯示矢量圖　209

4.1.6　顯示軌跡線　210

4.1.7　顯示掃描面　210

4.1.8　創(chuàng)建動畫　211

4.1.9　顯示XY曲線　212

4.1.10　顯示柱狀圖　212

4.1.11　FLUENT計算報告　213

4.1.12　邊界通量報告　213

4.1.13　受力報告　214

4.1.14　投影面積　215

4.1.15　表面積分　215

4.1.16　體積分　217

4.1.17　參考值設(shè)定　218

4.1.18　算例設(shè)置報告　219

4.2　Tecplot數(shù)據(jù)處理　219

4.2.1　Tecplot 360功能簡介　219

4.2.2　Tecplot 360文件格式　222

4.2.3　Tecplot 360讀入FLUENT文件　226

4.2.4　在Tecplot 360中繪制XY曲線　228

4.2.5　在Tecplot 360中顯示等值線云圖　229

4.2.6　在Tecplot 360中繪制矢量圖　231

4.2.7　在Tecplot 360中繪制流線　232

4.2.8　在Tecplot 360中繪制三維流場剖面圖　233

4.2.9　在Tecplot 360中制作動畫　237

4.2.10　在Tecplot 360中分析CFD數(shù)據(jù)　240

第5章　利用GAMBIT劃分網(wǎng)格

5.1　網(wǎng)格實例一：二維圓筒燃燒器網(wǎng)格劃分　242

5.1.1　創(chuàng)建幾何實體　243

5.1.2　對實體進行網(wǎng)格劃分　244

5.1.3　創(chuàng)建邊界條件并輸出網(wǎng)格　245

5.2　網(wǎng)格實例二：燃氣灶網(wǎng)格劃分　247

5.2.1　創(chuàng)建燃氣灶實體模型　247

5.2.2　對實體進行網(wǎng)格劃分　252

5.2.3　創(chuàng)建實體的邊界條件　255

5.2.4　輸出網(wǎng)格　255

5.3　網(wǎng)格實例三：引擎模型四面體劃分　256

5.3.1　打開工程　256

5.3.2　Repair幾何實體　257

5.3.3　設(shè)置網(wǎng)格尺寸　257

5.3.4　初步計算并查看網(wǎng)格　258

5.3.5　光順網(wǎng)格　259

5.3.6　基于曲率自適應的網(wǎng)格加密　260

5.3.7　再次創(chuàng)建網(wǎng)格　260

5.3.8　切面顯示　260

5.4　網(wǎng)格實例四：機翼翼身組合體棱柱形網(wǎng)格劃分　260

5.4.1　打開項目　261

5.4.2　劃分棱柱層網(wǎng)格　261

5.4.3　創(chuàng)建機翼尾部密度區(qū)　262

5.4.4　再次計算網(wǎng)格并顯示　263

5.4.5　光順網(wǎng)格　263

5.4.6　生成六面體核心網(wǎng)格　264

5.5　網(wǎng)格實例五：二維管道四邊形網(wǎng)格劃分　265

5.5.1　新建工程　265

5.5.2　初始化塊　266

5.5.3　分割塊　266

5.5.4　刪除 Blocks　267

5.5.5　關(guān)聯(lián)塊頂點到幾何點　267

5.5.6　關(guān)聯(lián)Edge到Curve　268

5.5.7　顯示關(guān)聯(lián)　269

5.5.8　組合Curves　269

5.5.9　完成邊和線的關(guān)聯(lián)　270

5.5.10　移動剩余的頂點到幾何上　270

5.5.11　設(shè)置網(wǎng)格尺寸　271

5.5.12　計算并顯示網(wǎng)格　271

5.5.13　網(wǎng)格質(zhì)量檢查　272

5.5.14　轉(zhuǎn)化成非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格　272

5.6　網(wǎng)格實例六：三維管道六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格　273

5.6.1　新建工程　273

5.6.2　檢查幾何拓撲　273

5.6.3　創(chuàng)建Part　274

5.6.4　創(chuàng)建材料點并保存工程　274

5.6.5　初始化塊　275

5.6.6　分割塊并建立拓撲結(jié)構(gòu)　275

5.6.7　關(guān)聯(lián)曲線　276

5.6.8　初步計算網(wǎng)格　278

5.6.9　初步網(wǎng)格質(zhì)量評估　278

5.6.10　建立O-grid　279

5.6.11　第二次計算網(wǎng)格　279

5.6.12　第二次網(wǎng)格質(zhì)量評估　280

5.6.13　網(wǎng)格輸出　280

5.7　網(wǎng)格實例七：三維彎管六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格　280

5.7.1　打開項目并創(chuàng)建Parts　281

5.7.2　創(chuàng)建體并初始化塊　282

5.7.3　切塊和刪除部分塊　282

5.7.4　關(guān)聯(lián)　283

5.7.5　移動頂點(1)　283

5.7.6　創(chuàng)建第一個O-grid　284

5.7.7　修飾塊　285

5.7.8　移動頂點(2)　286

5.7.9　創(chuàng)建第二個O-grid　286

5.7.10　設(shè)置網(wǎng)格尺寸并預覽網(wǎng)格　287

5.7.11　移動頂點以改善網(wǎng)格質(zhì)量　288

5.7.12　重新查看網(wǎng)格　289

5.8　網(wǎng)格實例八：管內(nèi)葉片三維六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格　289

5.8.1　打開工程并創(chuàng)建Parts　290

5.8.2　創(chuàng)建體　290

5.8.3　初始化塊　291

5.8.4　創(chuàng)建關(guān)聯(lián)　291

5.8.5　塊分割　292

5.8.6　塌陷　292

5.8.7　邊關(guān)聯(lián)　292

5.8.8　設(shè)置面網(wǎng)格參數(shù)　293

5.8.9　網(wǎng)格質(zhì)量檢查　294

5.8.10　創(chuàng)建O-grid　294

5.8.11　中間塊刪除并計算網(wǎng)格　295

5.8.12　網(wǎng)格質(zhì)量檢查　295

5.9　網(wǎng)格實例九：半球方體三維六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格　295

5.9.1　讀入工程　296

5.9.2　初始化塊　297

5.9.3　建立拓撲(1)　297

5.9.4　關(guān)聯(lián)(1)　298

5.9.5　設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)(1)　299

5.9.6　預覽網(wǎng)格并檢查網(wǎng)格質(zhì)量　299

5.9.7　建立拓撲(2)　300

5.9.8　關(guān)聯(lián)(2)　301

5.9.9　設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)(2)　301

5.9.10　計算網(wǎng)格　302

5.9.11　檢查網(wǎng)格質(zhì)量　302

5.9.12　局部網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置　303

5.10　網(wǎng)格實例十：托架三維六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格　303

5.10.1　創(chuàng)建新項目　303

5.10.2　初始化塊　304

5.10.3　移動塊頂點　304

5.10.4　分塊(1)　305

5.10.5　關(guān)聯(lián)并移動頂點　306

5.10.6　創(chuàng)建塊　306

5.10.7　關(guān)聯(lián)　307

5.10.8　分塊(2)　307

5.10.9　創(chuàng)建O-grid　308

5.10.10　設(shè)置邊緣O-grid　309

5.10.11　計算網(wǎng)格　310

5.10.12　網(wǎng)格質(zhì)量評估　311

5.10.13　網(wǎng)格鏡像　311

第6章　綜合實戰(zhàn)案例一

一

6.1　算例一：空調(diào)房間室內(nèi)氣流組織模擬　312

6.1.1　介紹　312

6.1.2　方法和設(shè)置　312

6.1.3　前期要求　312

6.1.4　問題描述　312

6.1.5　準備　313

6.1.6　設(shè)置和求解　313

6.1.7　總結(jié)　317

6.2　算例二：管內(nèi)流動的模擬　317

6.2.1　介紹　317

6.2.2　方法和設(shè)置　317

6.2.3　前期要求　318

6.2.4　問題描述　318

6.2.5　準備　318

6.2.6　設(shè)置和求解　318

6.2.7　總結(jié)　328

6.2.8　參考文獻　328

6.2.9　練習與討論　329

6.3　算例三：外掠平板的流場與換熱　329

6.3.1　介紹　329

6.3.2　方法和設(shè)置　329

6.3.3　前期要求　329

6.3.4　問題描述　329

6.3.5　準備　330

6.3.6　設(shè)置與求解　330

6.3.7　總結(jié)　339

6.3.8　參考文獻　339

6.3.9　練習與討論　340

6.4　算例四：進氣歧管的流動模擬　340

6.4.1　介紹　340

6.4.2　方法和設(shè)置　340

6.4.3　前期要求　340

6.4.4　問題描述　340

6.4.5　準備　341

6.4.6　設(shè)置和求解　341

6.4.7　總結(jié)　349

6.4.8　參考文獻　349

6.4.9　練習與討論　349

6.5　算例五：漸縮漸擴管的無粘與可壓縮流動模擬　349

6.5.1　介紹　349

6.5.2　方法和設(shè)置　349

6.5.3　前期準備　350

6.5.4　問題描述　350

6.5.5　準備　350

6.5.6　設(shè)置和求解　350

6.5.7　總結(jié)　357

6.5.8　參考文獻　358

6.5.9　練習與討論　358

6.6　算例六：模擬水箱的水波運動　358

6.6.1　介紹　358

6.6.2　方法和設(shè)置　358

6.6.3　前期要求　358

6.6.4　問題描述　358

6.6.5　準備　359

6.6.6　設(shè)置和求解　359

6.6.7　總結(jié)　367

6.6.8　練習與討論　367

6.7　算例七：水平膜狀沸騰　367

6.7.1　介紹　367

6.7.2　前期要求　367

6.7.3　問題描述　368

6.7.4　設(shè)置和求解　368

6.7.5　分析　374

6.7.6　總結(jié)　374

6.8　算例八：機翼繞流可壓縮流動的模擬　375

6.8.1　介紹　375

6.8.2　方法和設(shè)置　375

6.8.3　前期要求　375

6.8.4　問題描述　375

6.8.5　準備　376

6.8.6　設(shè)置和求解　376

6.8.7　總結(jié)　383

6.8.8　練習與討論　383

6.9　算例九：利用歐拉模型解決攪拌器混合問題　384

6.9.1　介紹　384

6.9.2　方法和設(shè)置　384

6.9.3　問題描述　384

6.9.4　設(shè)置和求解　385

6.10　算例十：利用多相流混合模型和歐拉模型求解T形管流動　396

6.10.1　介紹　396

6.10.2　方法和設(shè)置　396

6.10.3　問題描述　396

6.10.4　設(shè)置和求解　396

6.11　算例十一：對固體燃料電池進行流體動力學模擬　404

6.11.1　介紹　404

6.11.2　方法和設(shè)置　405

6.11.3　問題描述　405

6.11.4　設(shè)置與求解　405

第7章　綜合實戰(zhàn)案例二

417

7.1　算例十二：使用噴尿素法并利用選擇性非催化還原法進行NOx模擬　417

7.1.1　介紹　417

7.1.2　方法和設(shè)置　417

7.1.3　前期要求　417

7.1.4　問題描述　417

7.1.5　準備　418

7.1.6　設(shè)置和求解　418

7.2　總結(jié)　423

7.3　算例十三：使用混合物模型模擬質(zhì)量和熱量交換　424

7.3.1　介紹　424

7.3.2　前期要求　424

7.3.3　問題描述　424

7.3.4　設(shè)置和求解　424

7.4　算例十四：使用用戶自定義標量和用戶自定義內(nèi)存模擬電加熱(歐姆加熱)　430

7.4.1　介紹　430

7.4.2　方法和設(shè)置　431

7.4.3　前期要求　431

7.4.4　問題描述　431

7.4.5　準備　431

7.4.6　設(shè)置和求解　431

7.4.7　總結(jié)　441

7.4.8　練習與討論　441

7.5　算例十五：頂蓋驅(qū)動的腔體流動　441

7.5.1　介紹　441

7.5.2　方法和設(shè)置　441

7.5.3　前期要求　442

7.5.4　問題描述　442

7.5.5　準備　442

7.5.6　設(shè)置和求解　442

7.5.7　總結(jié)　449

7.5.8　參考文獻　449

7.5.9　練習與討論　450

7.6　算例十六：引擎流場模擬　450

7.6.1　介紹　450

7.6.2　方法和設(shè)置　450

7.6.3　前期要求　450

7.6.4　問題描述　450

7.6.5　準備　451

7.6.6　設(shè)置和求解　451

7.6.7　總結(jié)　468

7.6.8　練習和討論　469

7.7　算例十七：使用EBU(Eddy Break Up，渦破碎)模型模擬煤粉燃燒　469

7.7.1　介紹　469

7.7.2　技巧和設(shè)置　469

7.7.3　前期要求　469

7.7.4　問題描述　469

7.7.5　準備　470

7.7.6　設(shè)置和求解　470

7.7.7　結(jié)果　483

7.8　算例十八：多步焦炭反應模擬　483

7.8.1　介紹　483

7.8.2　技巧和設(shè)置　483

7.8.3　前期要求　483

7.8.4　問題描述　484

7.8.5　準備　484

7.8.6　設(shè)置和求解　484

7.8.7　結(jié)果　493

7.8.8　總結(jié)　493

7.9　算例十九：利用EDC燃燒模型模擬擴散火焰　493

7.9.1　介紹　493

7.9.2　前期要求　494

7.9.3　問題描述　494

7.9.4　準備　494

7.9.5　設(shè)置和求解　494

7.9.6　總結(jié)　505

7.10　算例二十：擴散射流火焰的PDF輸運方程模型模擬　505

7.10.1　介紹　505

7.10.2　技巧和設(shè)置　505

7.10.3　實驗概況　506

7.10.4　前期要求　506

7.10.5　問題描述　506

7.10.6　準備　506

7.10.7　設(shè)置和求解　506

7.10.8　總結(jié)　514

7.11　算例二十一：模擬圓形通道的表面反應　514

7.11.1　介紹　514

7.11.2　準備　514

7.11.3　設(shè)置和求解　514

第8章　綜合實戰(zhàn)案例三

8.1　算例二十二：模擬二維流化床的均勻流化作用　520

8.1.1　介紹　520

8.1.2　前期要求　520

8.1.3　問題描述　520

8.1.4　設(shè)置和求解　521

8.2　算例二十三：液體燃料燃燒　525

8.2.1　介紹　525

8.2.2　技巧和設(shè)置　525

8.2.3　前期準備　525

8.2.4　問題描述　525

8.2.5　準備　526

8.2.6　設(shè)置和求解　526

8.2.7　總結(jié)　537

8.3　算例二十四：偏心環(huán)形管道的非牛頓流體流動模擬　537

8.3.1　介紹　537

8.3.2　技巧和設(shè)置　537

8.3.3　前期要求　538

8.3.4　問題描述　538

8.3.5　準備　538

8.3.6　設(shè)置和求解　538

8.3.7　總結(jié)　550

8.3.8　參考文獻　550

8.3.9　練習與討論　550

8.4　算例二十五：離心式鼓風機模擬　550

8.4.1　介紹　550

8.4.2　問題描述　551

8.4.3　準備　551

8.4.4　設(shè)置和求解　551

8.4.5　總結(jié)　559

8.5　算例二十六：圓柱繞流模擬　560

8.5.1　介紹　560

8.5.2　問題描述　560

8.5.3　準備　560

8.5.4　設(shè)置和求解　560

8.5.5　總結(jié)　569

8.5.6　參考文獻　569 2100433B

《精通CFD工程仿真與案例實戰(zhàn)——FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot》詳細介紹了FLUENT、GAMBIT、ICEM CFD和Tecplot基礎(chǔ)理論、具體操作和典型的應用案例。

全書共分8章。第1章介紹了CFD基本理論及軟件的基本應用，并通過簡單實用的算例，說明了FLUENT的求解過程和后處理步驟。第2章介紹CFD前處理概念和GAMBIT、ICEM CFD的使用方法。第3章介紹CFD求解理論和FLUENT的使用方法。第4章介紹FLUENT后處理和Tecplot使用方法。第5章是網(wǎng)格應用實戰(zhàn)，以10個網(wǎng)格應用的典型實例為講解主線，詳細介紹GAMBIT和ICEM CFD創(chuàng)建四面體網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格的功能應用，涉及局部加密法、邊界層網(wǎng)格和塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分方法。第6章至第8章，分別是求解綜合實戰(zhàn)案例，通過26個典型算例，介紹FLUENT在多個領(lǐng)域的應用。

本書理論講解詳細、操作介紹直觀、實例內(nèi)容豐富，全面介紹了FLUENT、GAMBIT、ICEM CFD和Tecplot應用于流體工程計算的操作，具有較強的實用性。本書包含的大量實例基本涵蓋了ICEM CFD和FLUENT在各大領(lǐng)域中的典型應用，本書的這些經(jīng)典算例是對ICEM CFD和FLUENT功能應用很全面的總結(jié)。

本書可作為航空航天、船舶、能源、石油、化工、機械、制造、汽車、生物、環(huán)境、水利、火災安全、冶金、建筑、材料等眾多領(lǐng)域的研究生和本科生學習CFD基本理論和軟件應用的教材，也可供上述領(lǐng)域的科研人員、企業(yè)研發(fā)人員，特別是從事CFD基礎(chǔ)和應用計算的人員學習參考。

CFD用于解決以下幾類暖通空調(diào)工程的問題。

CFD仿真模擬組織設(shè)計

通風空調(diào)空間的氣流組織直接影響到其通風空調(diào)效果，借助CFD可以預測仿真其中的空氣分布詳細情況，從而指導設(shè)計。通風空調(diào)空間通常又可分為：普通建筑空間，如住宅、辦公室、高大空間等；特殊空間，如潔凈室、客車、列車及其它需要空調(diào)的特殊空間。利用CFD設(shè)計的某體育館高大空間和某空調(diào)客車內(nèi)部的氣流組織結(jié)果中，用色調(diào)的暖冷表示溫度的高低，矢量箭頭的長短表示速度的大小，將空調(diào)空間內(nèi)的流場形象直觀地表示出來。

CFD仿真模擬環(huán)境分析

建筑外環(huán)境對建筑內(nèi)部居者的生活有著重要的影響，所謂的建筑小區(qū)二次風、小區(qū)熱環(huán)境等問題日益受到人們的關(guān)注。采用CFD可以方便地對建筑外環(huán)境進行模擬分析，從而設(shè)計出合理的建筑風環(huán)境。而且，通過模擬建筑外環(huán)境的風流動情況，還可進一步指導建筑內(nèi)的自然通風設(shè)計等。

CFD仿真模擬性能研究

暖通空調(diào)工程的許多設(shè)備，如風機、蓄冰槽、空調(diào)器等，都是通過流體工質(zhì)的流動而工作的，流動情況對設(shè)備性能有著重要的影響。通過CFD模擬計算設(shè)備內(nèi)部的流體流動情況，可以研究設(shè)備性能，從而改進其更好地工作，降低建筑能耗，節(jié)省運行費用。

CFD在暖通空調(diào)工程的應用始于1974年，國外在這方面發(fā)展較快，目前國內(nèi)也有一些大學或科研機構(gòu)在對此進行研究。就其研究方向而言，主要可分為兩方面：基礎(chǔ)研究和應用研究。目前，美國、歐洲、日本等發(fā)達國家對CFD的基礎(chǔ)和應用研究都處于領(lǐng)先水平，我國的清華大學等也有較為獨特的研究方向。下面簡要介紹。

CFD仿真模擬基礎(chǔ)研究

目前CFD在暖通空調(diào)工程的應用基礎(chǔ)研究方面，主要有如下新動態(tài)：

(1)室內(nèi)空氣流動的簡化模擬：美國MIT，從描述空調(diào)風口入流邊界條件的方法、湍流模型等方面進行研究，以對室內(nèi)空氣流動進行簡化模擬；中國清華大學，研究空調(diào)風口入流邊界條件的新方法、湍流模型以及數(shù)值算法，建立室內(nèi)空氣流動數(shù)值模擬的簡捷體系；

2)室內(nèi)外空氣流動的大渦模擬：美國MIT、日本東京大學，研究大渦模擬這一高級湍流數(shù)值模擬技術(shù)在室內(nèi)外空氣流動模擬中的應用，目前已經(jīng)開始嘗試用于建筑小區(qū)和自然通風模擬等；

(3)室內(nèi)空氣流動模擬和建筑能耗的耦合模擬：美國MIT，通過將簡化的CFD模擬方法和建筑能耗計算耦合對建筑環(huán)境進行設(shè)計；

CFD仿真模擬應用研究

(1)自然通風的數(shù)值模擬：美國MIT、香港大學等，主要借助大渦模擬工具研究自然通風問題；

(2)置換通風的數(shù)值模擬：美國MIT、丹麥Aalborg大學、中國清華大學等，如地板置換通風、座椅送風等；

(3)高大空間的數(shù)值模擬：中國清華大學等，以體育場館為主的高大空間的氣流組織設(shè)計及其與空調(diào)負荷計算的關(guān)系研究；

(4)VOC散發(fā)的數(shù)值模擬：美國MIT等，借助CFD研究室內(nèi)有機散發(fā)污染物在室內(nèi)的分布，研究室內(nèi)IAQ問題；

(5)潔凈室的數(shù)值模擬：中國清華大學等；對型式比較固定的潔凈室空調(diào)氣流組織形式進行數(shù)值模擬，指導工程設(shè)計；2100433B

CFD是一種模擬仿真技術(shù)，在暖通空調(diào)工程中的應用主要在于模擬預測室內(nèi)外或設(shè)備內(nèi)的空氣或其他工質(zhì)流體的流動情況。以預測室內(nèi)空氣分布為例，目前在暖通空調(diào)工程中采用的方法主要有四種：射流公式，Zonal model，CFD以及模型實驗。

由于建筑空間越來越向復雜化、多樣化和大型化發(fā)展，實際空調(diào)通風房間的氣流組織形式變化多樣，而傳統(tǒng)的射流理論分析方法采用的是基于某些標準或理想條件理論分析或試驗得到的射流公式對空調(diào)送風***流的軸心速度和溫度、射流軌跡等進行預測，勢必會帶來較大的誤差。并且，射流分析方法只能給出室內(nèi)的一些集總參數(shù)性的信息，不能給出設(shè)計人員所需的詳細資料，無法滿足設(shè)計者詳細了解室內(nèi)空氣分布情況的要求；

Zonal model是將房間劃分為一些有限的宏觀區(qū)域，認為區(qū)域內(nèi)的相關(guān)參數(shù)如溫度、濃度相等，而區(qū)域間存在熱質(zhì)交換，通過建立質(zhì)量和能量守恒方程并充分考慮了區(qū)域間壓差和流動的關(guān)系來研究房間內(nèi)的溫度分布以及流動情況，因此模擬得到的實際上還只是一種相對"精確"的集總結(jié)果，且在機械通風中的應用還存在較多問題。

模型實驗雖然能夠得到設(shè)計人員所需要的各種數(shù)據(jù)，但需要較長的實驗周期和昂貴的實驗費用，搭建實驗模型耗資很大，有文獻指出單個實驗通常耗資3000~20000美元，而對于不同的條件，可能還需要多個實驗，耗資更多，周期也長達數(shù)月以上，難于在工程設(shè)計中廣泛采用。

另一方面，CFD具有成本低、速度快、資料完備且可模擬各種不同的工況等獨特的優(yōu)點，故其逐漸受到人們的青睞。由表1給出的四種室內(nèi)空氣分布預測方法的對比可見，就目前的三種理論預測室內(nèi)空氣分布的方法而言，CFD方法確實具有不可比擬的優(yōu)點，且由于當前計算機技術(shù)的發(fā)展，CFD方法的計算周期和成本完全可以為工程應用所接受。盡管CFD方法還存在可靠性和對實際問題的可算性等問題，但這些問題已經(jīng)逐步得到發(fā)展和解決。因此，CFD方法可應用于對室內(nèi)空氣分布情況進行模擬和預測，從而得到房間內(nèi)速度、溫度、濕度以及有害物濃度等物理量的詳細分布情況。

進一步而言，對于室外空氣流動以及其它設(shè)備內(nèi)的流體流動的模擬預測，一般只有模型實驗或CFD方法適用。表1的比較同樣表明了CFD方法比模型實驗的優(yōu)越性。故此，CFD方法可作為解決暖通空調(diào)工程的流動和傳熱傳質(zhì)問題的強有力工具而推廣應用。

比較項目：