基本介绍

内容简介

（1）内容全面、实例丰富，使读者能够全面了解和掌握从建模到分析处理的全过程。 （2）结构合理，符合学习规律，先以简单范例讲解，然后讲解较复杂的综合范例，帮助读者深入理解、灵活应用。 （3）所有实例配有操作视频。

作者简介

朱红钧，副教授，油气藏地质及开发工程国家重点实验室固定研究人员，CNPC“石油管工程”重点实验室研究人员，中国力学学会会员，SPE石油工程师学会会员。主要从事海洋环境与载荷、油井管柱力学、复杂油气多相流、CFD等方面的研究。主持及主研项目15项，其中国家自然基金3项、国家重大专项4项、国际合作项目1项、国家重点实验室开放基金1项、四川省教育厅重点项目1项。发表科技论文80余篇，其中SCI收录论文10篇，EI收录论文12篇，出版著作3本、教材2本，申报及获准发明专利32项。

图书目录

第1章Gambit几何建模1 1.1 Gambit操作界面2 1.2 Gambit的鼠标用法6 1.3 Gambit几何建模9 1.4与CAD软件的衔接14 1.5 Gambit几何建模实例15 实例1—13D后台阶流场几何模型的建立15 实例1—23D室内空调散热场几何模型的建立18 1.6本章小结21 第2章 DesignModeler几何建模22 2.1 DesignModeler操作界面23 2.2 DesignModeler几何建模实例27 实例2—1弯管几何模型的建立27 实例2—2十字交叉管几何模型的建立33 2.3本章小结40 第3章Gambit网格划分41 3.1 Gambit网格划分42 3.2 Gambit网格划分实例46 实例3—1圆柱绕流场网格划分46 实例3—2 3D变径管网格划分50 3.3本章小结52 第4章ANSYS Meshing网格划分53 4.1 ANSYS Meshing操作界面54 4.2 ANSYS Meshing网格划分实例56 实例4—1冷热水交换器网格划分56 实例4—22D混合肘网格划分60 4.3本章小结64 第5章FLUENT 14.0模型应用65 5.1 FLUENT 14.0的操作界面66 5.2 FLUENT 14.0模型应用实例68 实例5—1后台阶流动模拟68 实例5—2自然对流模拟77 实例5—3瞬态管流模拟82 实例5—4三通管气液两相流动模拟87 实例5—5管嘴气动喷砂模拟95 实例5—6液体燃料燃烧模拟107 实例5—7往复活塞腔内流动119 实例5—8液体蒸发模拟125 实例5—9弯管流固耦合模拟138 5.3本章小结153 第6章Tecplot后处理154 6.1 Tecplot界面155 6.2实例操作157 实例6—1三通管气液两相流场后处理157 实例6—2管嘴气动喷砂流场后处理161 6.3本章小结166 第7章气固两相绕钝体平板流动模拟167 7.1实例概述168 7.2几何模型建立168 7.3网格划分170 7.4模型计算设置172 7.5结果后处理184 7.6本章小结186 第8章沙尘对汽车的冲蚀模拟187 8.1实例概述188 8.2几何模型建立188 8.3网格划分198 8.4模型计算设置199 8.5结果后处理206 8.6本章小结212 第9章管嘴自由出流模拟213 9.1实例概述214 9.2几何模型建立214 9.3网格划分215 9.4模型计算设置216 9.5结果后处理224 9.6本章小结225 第10章泄洪坝挑射模拟226 10.1实例概述227 10.2几何模型建立227 10.3网格划分228 10.4模型计算设置230 10.5结果后处理238 10.6本章小结238 第11章平台桩柱群绕流模拟239 11.1实例概述240 11.2模型计算设置240 11.3结果后处理247 11.4本章小结249 第12章偏心环空非牛顿流体流动模拟250 12.1实例概述251 12.2几何模型建立251 12.3网格划分254 12.4模型计算设置256 12.5结果后处理262 12.6本章小结263 第13章多孔介质渗流模拟264 13.1实例概述265 13.2几何模型建立265 13.3网格划分268 13.4模型计算设置270 13.5结果后处理274 13.6本章小结281 第14章毕托管流固耦合模拟282 14.1实例概述283 14.2几何模型建立283 14.3网格划分295 14.4模型计算设置297 14.5结果后处理303 14.6本章小结305 第15章电子元件散热模拟306 15.1实例概述307 15.2几何模型建立307 15.3网格划分308 15.4模型计算设置309 15.5结果后处理315 15.6本章小结316 第16章三通管热固耦合模拟317 16.1实例概述318 16.2几何模型建立318 16.3网格划分328 16.4模型计算设置333 16.5结果后处理338 16.6本章小结344 第17章卧式分离器气液两相分离模拟345 17.1实例概述346 17.2几何模型建立346 17.3网格划分357 17.4模型计算设置358 17.5结果后处理362 17.6本章小结363 参考文献364

序言

FLUENT一直是公认的、成熟的流体分析软件，可以对涉及流动、传热及化学反应等实际问题进行模拟仿真，得到的有效结果可以指导生产实践。FLUENT具有丰富的物理模型、先进的数值方法，以及强大的前后处理功能。它针对各种复杂流动的物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，在特定领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域复杂流动问题的计算。不断的完善与更新使得其作为设计工具在航空航天、石油天然气工程、土木工程、化学工程、环境工程、食品工程、海洋结构工程等领域发挥着巨大的作用。 FLUENT公司被ANSYS公司收购后，目前已经推出了FLUENT 14.0版本，它集成在ANSYS Workbench平台中，计算模型和功能得到了进一步强化，计算稳定性也得到了提升，尤其是单向、双向流固耦合计算功能的实现使得复杂的流固耦合模拟计算成为现实。为了方便初学者学习FLUENT和帮助老版本用户掌握新版本的功能，作者结合自身的教学及工作经验，编写了这本《FLUENT流体分析工程案例精讲》，本书在编写的过程中突出以下特点。 （1）全书以图解实例的形式介绍典型实例操作，直观易懂，使用户能够在最短的时间内获取知识。 （2）全书采用了操作界面、功能介绍和实例操作相结合的方法，互相补充，书中实例大多来源于生产实例，并且从用户的角度出发进行了简化和改进，同时在内容关键处给予有益的提示和指导，使用户在学完本书后能够快速地将知识应用于生产实践。 （3）全书采用“功能—实例—视频”的循序渐进的讲解方法，一步步地提高用户的FLUENT流体分析能力，而且每个知识点和实例都做了尽可能详细的讲解，使用户学习起来轻松自如。 （4）书中提供了所有实例的源文件，读者可以直接调用和观摩。 （5）全书录制视频，将功能讲解、实例讲解、练习等全部内容按照上课教学的形式录制成多媒体视频，让读者如临教室，学习效果更好。读者甚至可以抛开书本，直接观看视频，学习起来比较轻松。 （6）全书前6章主要介绍流体分析所涉及的所有软件的界面及功能，并配有实例。第7～17章则以综合实例的形式，帮助读者掌握FLUENT解决实际复杂问题的方法，每个综合实例均需调用至少两个以上的FLUENT模型，充分体现了问题的综合性。 本书共17章，依次介绍了Gambit几何建模、DesignModeler几何建模、Gambit网格划分、ANSYS Meshing网格划分、FLUENT 14.0模型应用、Tecplot后处理及综合实例，包括气固两相绕钝体平板流动模拟、沙尘对汽车的冲刷模拟、管嘴自由出流模拟、泄洪坝挑射模拟、平台桩柱群绕流模拟、偏心环空非牛顿流体流动模拟、多孔介质渗流模拟、毕托管流固耦合模拟、电子元件散热模拟、三通管热固耦合模拟、卧式分离器气液两相分离模拟。 第1章Gambit几何建模。介绍Gambit软件的操作界面及几何建模功能，通过3D后台阶流场几何模型的建立和3D室内空调散热场几何模型的建立实例，帮助读者掌握其几何建模的步骤和方法。 第2章DesignModeler几何建模。介绍DesignModeler软件的操作界面及几何建模功能，通过弯管几何模型的建立和十字交叉管几何模型的建立实例，帮助读者认识它与Gambit软件的区别，并熟悉其几何建模的操作流程。 第3章Gambit网格划分。介绍Gambit软件的网格划分流程，通过圆柱绕流场网格划分和3D变径管网格划分实例，帮助读者掌握Gambit软件网格划分的方法。 第4章ANSYS Meshing网格划分。介绍ANSYS Meshing软件的操作界面及网格划分功能，通过冷热水交换器网格划分和2D混合肘网格划分实例，帮助读者掌握ANSYS自带的Meshing网格划分流程及方法。 第5章FLUENT 14.0模型应用。介绍FLUENT 14.0的操作界面及模型功能，通过后台阶流动模拟、自然对流模拟、瞬态管流模拟、三通管气液两相流动模拟、管嘴气动喷砂模拟、液体燃料燃烧模拟、往复活塞腔内流动、液体蒸发模拟和弯管流固耦合模拟实例，帮助读者了解各模型的模拟功能及参数设置要求。 第6章Tecplot后处理。介绍Tecplot软件的操作界面及后处理功能，通过三通管气液两相流场后处理和管嘴气动喷砂流场后处理实例，帮助读者掌握Tecplot软件的后处理流程及方法。 第7～17章为综合实例，分别介绍气固两相绕钝体平板流动模拟、沙尘对汽车的冲刷模拟、管嘴自由出流模拟、泄洪坝挑射模拟、平台桩柱群绕流模拟、偏心环空非牛顿流体流动模拟、多孔介质渗流模拟、毕托管流固耦合模拟、电子元件散热模拟、三通管热固耦合模拟和卧式分离器气液两相分离模拟，每个实例均对问题进行了介绍，并详细说明了从几何建模、网格划分、模拟计算到后处理分析的整个流程。其中，每个实例均与实际贴近，并且有一定的难度，至少需要调用FLUENT两个以上模型，其中不乏三四个模型同时采用的情况。 本书由西南石油大学朱红钧编写并统稿。西南石油大学林元华教授对全书进行了审核，并在编写过程中提供了全面的技术支持和指导。华南理工大学谢龙汉博士对本书进行了校对和完善。另外，西南石油大学CNPC“石油管工程”重点实验室的研究生张文丽、冯光、戚兴、杨晓露和韩青华参与了模拟操作和文档整理工作，为编写本书付出劳动的还有林伟、魏艳光、林木义、王悦阳、林伟洁、林树财、郑晓、吴苗、卢彩元、苏延全、蔡明京、王文娟、周金华、吕云峰、付应乾、唐长刚、王敏、杨峰、赵新宇、丁圆圆等。本书还得到了电子工业出版社的大力支持，在此一并致以深深的谢意！同时也非常感谢SimWe仿真科技论坛、工程流体网论坛、流体论坛广大网友的帮助和支持。 限于编著者水平，且时间仓促，书中难免有疏漏之处，望广大读者给予指正。读者可通过电子邮件swputicky@126.com与我们交流，不胜感谢！ 编著者