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第1章 CFD基础1

1.1流体力学的基本概念1

1.1.1流体的连续介质模型1

1.1.2流体的性质1

1.1.3流体力学中的力与压强2

1.1.4流体运动的描述4

1.2CFD基本模型8

1.2.1基本控制方程8

1.2.2湍流模型11

1.2.3初始条件和边界条件17

1.3CFD模型的离散——有限体积法19

1.3.1CFD模型的数值求解方法概述19

1.3.2有限体积法20

1.3.3有限体积法中常用的离散格式28

1.4流场数值计算算法分析29

1.4.1SIMPLE算法详解31

1.4.2其他算法介绍39

第2章 Fluent基本介绍46

2.1Fluent概述46

2.1.1Fluent软件组成46

2.1.2Fluent的文件类型46

2.1.3Fluent的特点47

2.2Fluent的操作界面49

2.2.1图形用户界面49

2.2.2文本用户界面（TUI）及Scheme表达式50

2.2.3图形控制及鼠标使用54

2.3Fluent简单操作实例54

2.3.1Fluent计算流程54

2.3.2简单流动与传热的计算55

2.4Fluent读取Ansys网格的操作70

2.4.1Fluent读取Ansys网格的方法71

2.4.2Fluent读取Ansys网格的实例71

第3章 Gambit的使用73

3.1Gambit功能及界面73

3.1.1特点及功能73

3.1.2基本界面73

3.1.3Gambit的文件组成75

3.1.4Gambit中鼠标的使用76

3.2Gambit建模及网格划分77

3.2.1二维建模77

3.2.2二维网格划分80

3.2.3三维建模83

3.2.4三维网格划分85

3.2.5与CAD软件的接口87

3.3建模及网格划分实例88

3.3.1二维轴对称维多辛斯基曲线喷嘴88

3.3.2三维贯通管91

第4章 通用后处理Tecplot使用入门112

4.1Tecplot基本功能112

4.1.1Tecplot的界面112

4.1.2基本功能117

4.2Tecplot的数据格式117

4.2.1Tecplot数据层次117

4.2.2多数据区域119

4.2.3数据区域中的数据结构119

4.3Tecplot对Fluent数据进行后处理125

4.3.1Tecplot识别的数据格式125

4.3.2Tecplot读取Fluent文件步骤125

4.4Tecplot绘图环境设置127

4.4.1网格和标尺的设定127

4.4.2坐标系统127

4.5Tecplot使用实例128

4.5.1绘制XY曲线128

4.5.2绘制矢量图129

4.5.3绘制等值线图131

4.5.4绘制流线图134

4.5.5绘制散点图136

4.5.6绘制三维流场图138

第5章 多相流基本模型140

5.1VOF模型140

5.1.1VOF模型概述及其局限140

5.1.2控制方程140

5.2混合模型146

5.2.1混合模型概述及其局限146

5.2.2控制方程147

5.3欧拉模型149

5.3.1欧拉模型概述及其局限149

5.3.2控制方程150

5.4气穴影响163

5.4.1气穴模型概述及其局限163

5.4.2体积和气泡数量164

5.4.3体积分数方程164

5.4.4气泡动力学164

5.5选择通用多相流模型164

5.6设置一般的多相流问题165

5.6.1使用一般多相流模型的步骤165

5.6.2选用多相流模型并指定相数166

5.6.3选择VOF公式166

5.6.4定义均匀多相流167

5.6.5包含气穴影响167

5.6.6定义相概述168

5.6.7定义VOF模型中的相168

5.6.8定义混合模型中的相170

5.6.9定义欧拉模型中的相171

5.6.10包含体积力174

5.6.11为VOF模型设置时间依赖参数175

5.6.12为欧拉多相流计算选择紊流模型175

5.6.13设置边界条件176

5.6.14设置初始体积分数180

5.6.15可压缩VOF和混合模型计算的输入180

5.6.16凝固／熔解VOF计算的输入181

5.7一般多相流问题的求解策略181

5.7.1VOF模型的求解策略181

5.7.2混合模型的求解策略182

5.7.3欧拉模型的求解策略182

第6章 多相流计算实例184

6.1沉淀池活性污泥沉降的计算184

6.1.1问题描述184

6.1.2具体计算185

6.2泄洪坝气固液三相流的计算196

6.2.1问题描述196

6.2.2具体计算196

第7章 动网格计算方法概述205

7.1动网格计算模型205

7.2动网格更新方法205

7.2.1基于弹性变形的网格调整205

7.2.2动态网格层变方法206

7.2.3局部网格重构方法207

7.3Fluent中动网格相关设置208

7.3.1启动动网格计算208

7.3.2运动边界文件的准备与导入212

7.3.3运动边界（动态区域）的相关设置213

第8章 UDF使用指南217

8.1UDF基础217

8.1.1Fluent的求解次序217

8.1.2Fluent网格拓扑217

8.1.3Fluent的数据类型218

8.2UDF中访问Fluent变量的宏218

8.2.1访问单元的宏218

8.2.2访问面的宏221

8.2.3访问几何的宏222

8.2.4访问节点的宏223

8.2.5访问多相的宏224

8.3UDF实用工具宏224

8.3.1一般的循环宏224

8.3.2查询多相组分的宏226

8.3.3设置面变量228

8.3.4访问没有赋值的自变量229

8.3.5访问邻近网格和线索的变量234

8.3.6矢量工具234

8.4UDF常用DEFINE宏236

8.4.1通用求解宏236

8.4.2模型指定宏237

8.4.3多相流模型宏240

8.5UDF的解释和编译242

8.5.1UDF的解释运行242

8.5.2UDF的C编译243

8.5.3UDF的VC++编译245

8.5.4编译相关问题248

第9章 动网格计算实例250

9.1悬浮生物载体在移动床运动的模拟250

9.1.1问题描述250

9.1.2具体计算过程251

9.2齿轮泵的动态模拟263

9.2.1问题描述263

9.2.2具体计算过程263

第10章 滑移网格基础271

10.1滑移网格概述271

10.1.1滑移网格的应用及运动方式271

10.1.2滑移网格的原理274

10.2滑移网格的基本设置275

10.2.1网格的前提条件275

10.2.2问题的建立275

第11章 滑移网格的计算实例277

11.1转笼生物反应器的内部流场计算277

11.1.1问题描述277

11.1.2具体计算过程278

11.2车辆交会的动态模拟289

11.2.1问题描述289

11.2.2具体计算过程289

11.3滑移网格模型和动网格模型计算比较295

11.3.1数学模型上的区别296

11.3.2在建模处理上的区别297

11.3.3计算速度的比较298

11.3.4转笼生物反应器计算结果上的区别298

11.3.5结论301

第12章 UDF的高级用法302

12.1求取任意几何点的物理场值302

12.1.1基本C++类的说明302

12.1.2求取任何一点的物理场值的方法303

12.2Fluent和有限元软件的数据交换305

12.2.1两数值模拟软件进行数据交换的方式条件306

12.2.2Fluent和FEPG的数据交换306

第13章 开发基于Gambit和Fluent的数值模拟软件308

13.1用VC++操纵Gambit308

13.1.1批处理文件的构建308

13.1.2Gambit的启动和批处理文件的运行309

13.1.3Gambit的进阶编程初步309

13.2用VC操纵Fluent311

13.2.1Fluent的命令行操纵方法311

13.2.2VC操纵Fluent的步骤312

13.3边界条件的自动识别和施加314

13.4用VC打开Tecplot315

第14章 并行Fluent的UDF317

14.1并行Fluent的域、线索、面和单元317

14.1.1进程通信概述317

14.1.2进程全局变量318

14.1.3并行Fluent中的线索318

14.1.4并行Fluent中的网格单元319

14.1.5并行Fluent中的网格面321

14.2并行UDF节点的数据传递和同步322

14.2.1主进程传递数据到节点进程322

14.2.2节点进程传输数据到主进程323

14.2.3消息传输宏323

14.2.4节点线程全局宏323

14.3用Fluent_VC_Programmer编写并行UDF324

14.4程序实例325

14.5启动并行Fluent327

参考文献329