熱流體數(shù)值計算方法與應(yīng)用

前言
第1章 緒論
1.1 計算流體力學(xué)概述
1.1.1 計算流體力學(xué)的形成和發(fā)展
1.1.2 計算流體力學(xué)方法簡介
1.1.3 計算流體力學(xué)的特點
1.1.4 計算流體力學(xué)的過程步驟
1.2 流體的基本特性
1.2.1 流體的密度、重度和相對密度
1.2.2 流體的粘性
1.2.3 流體的壓縮性
1.2.4 流體的熱傳導(dǎo)及擴(kuò)散
1.2.5 液體的表面張力
1.2.6 流體的運(yùn)動特性
1.3 流體流動的基本控制方程 前言 第1章 緒論 1.1 計算流體力學(xué)概述 1.1.1 計算流體力學(xué)的形成和發(fā)展 1.1.2 計算流體力學(xué)方法簡介 1.1.3 計算流體力學(xué)的特點 1.1.4 計算流體力學(xué)的過程步驟 1.2 流體的基本特性 1.2.1 流體的密度、重度和相對密度 1.2.2 流體的粘性 1.2.3 流體的壓縮性 1.2.4 流體的熱傳導(dǎo)及擴(kuò)散 1.2.5 液體的表面張力 1.2.6 流體的運(yùn)動特性 1.3 流體流動的基本控制方程 1.3.1 系統(tǒng)與控制體 1.3.2 質(zhì)量守恒方程 1.3.3 動量守恒方程 1.3.4 能量守恒方程 1.3.5 狀態(tài)方程 1.3.6 組分質(zhì)量守恒方程 1.3.7 湍流的雷諾（Reynolds）時均方程及湍流模型方程 1.3.8 控制方程的通用形式 1.4 初始條件及邊界條件 1.5 控制方程與流動的類型 1.6 熱流體數(shù)值計算的步驟 1.7 小結(jié) 思考題 第2章 控制微分方程的數(shù)值求解方法 2.1 數(shù)值計算方法和分類 2.1.1 有限差分法 2.1.2 有限體積法 2.1.3 有限元法 2.1.4 有限分析法 2.1.5 邊界元法 2.1.6 譜分析法 2.1.7 數(shù)值積分變換法 2.1.8 格子  Boltzmann法 2.2 離散化的概念及方法 2.2.1 離散化的概念 2.2.2 離散化方程的結(jié)構(gòu) 2.2.3 離散化方程的推導(dǎo)方法 2.3 有限體積法原理 2.3.1 有限體積法的基本思想 2.3.2 有限體積法的計算網(wǎng)格 2.3.3 有限體積法的基本原理 2.4 離散化代數(shù)方程組的求解 2.4.1 概述 2.4.2 線性方程組的一般解法——高斯(Gauss)消元法 2.4.3 三對角方程組的解法——TDMA算法 2.4.4 多維離散化代數(shù)方程組的求解方法——迭代法 2.5 小結(jié) 思考題 第3章 熱傳導(dǎo)問題的數(shù)值計算 3.1 一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問題 3.1.1 離散網(wǎng)格的生成 3.1.2 控制方程的積分離散 3.1.3 界面值的處理 3.1.4 源項的處理 3.1.5 離散化方程的建立 3.1.6 邊界條件的處理 3.1.7 擬線性離散化方程組的求解 3.1.8 有限體積法的4條基本原則 3.1.9 一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問題C語言編程實例 3.2 一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問題 3.2.1 離散方程的建立 3.2.2 顯式格式、克蘭克-尼科爾森格式及全隱格式 3.2.3 全隱格式離散化方程 3.2.4 一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問題C語言編程實例 3.3 二維和三維熱傳導(dǎo)問題 3.3.1 二維熱傳導(dǎo)問題的全隱格式離散化方程 3.3.2 三維熱傳導(dǎo)問題的全隱格式離散化方程 3.3.3 熱傳導(dǎo)問題離散化方程的通用表達(dá)式 3.3.4 二維熱傳導(dǎo)問題C語言編程實例 3.4小結(jié) 思考題 第4章 對流與擴(kuò)散問題的數(shù)值計算 4.1 一維穩(wěn)態(tài)對流與擴(kuò)散問題 4.1.1 控制方程的離散化 4.1.2 中心差分格式 4.1.3 一階迎風(fēng)格式 4.1.4 混合格式 4.1.5 指數(shù)格式 4.1.6 乘方格式 4.1.7 各種離散格式的共同點及精度比較 4.1.8 低階離散格式的特點 4.1.9 一維穩(wěn)態(tài)對流與擴(kuò)散問題C語言編程實例 4.2 多維對流與擴(kuò)散問題 4.2.1 二維瞬態(tài)對流-擴(kuò)散問題的離散化方程 4.2.2 三維瞬態(tài)對流-擴(kuò)散問題的離散化方程 4.2.3 對流-擴(kuò)散問題離散化方程的通用表達(dá)式 4.3小結(jié) 思考題 第5章 流場的數(shù)值計算 5.1 流場數(shù)值計算存在的問題 5.2 基于交錯網(wǎng)格的動量方程離散 5.2.1 壓力梯度項離散的問題 5.2.2 交錯網(wǎng)格下動量方程的離散 5.3 壓力修正算法——SIMPLE算法 5.3.1 速度修正方程 5.3.2 壓力修正值方程 5.3.3 SIMPLE算法的求解步驟 5.3.4 SIMPLE算法的進(jìn)一步討論 5.3.5 壓力參考點的選取 5.3.6 簡單流場邊界條件的處理 5.3.7 二維穩(wěn)態(tài)層流流場SIMPLE算法求解C語言編程實例 5.4小結(jié) 思考題 第6章 CFD技術(shù)及其應(yīng)用簡介 6.1 CFD技術(shù)的發(fā)展概況 6.2 CFD技術(shù)在工程中的應(yīng)用 6.3 CFD商用軟件的結(jié)構(gòu) 6.4 常用的CFD商用軟件 6.4.1 CFD軟件的發(fā)展 6.4.2 CFD通用軟件的主要特點 6.4.3 常用CFD商用軟件簡介 6.5 CFD技術(shù)在工程熱物理領(lǐng)域中的應(yīng)用 6.5.1 CFD技術(shù)在流體機(jī)械中的應(yīng)用 6.5.2 CFD技術(shù)在暖通空調(diào)工程中的應(yīng)用 6.5.3 CFD技術(shù)在制冷工程中的應(yīng)用 6.5.4 CFD技術(shù)在汽車設(shè)計中的應(yīng)用 6.6 小結(jié) 思考題 第7章 基于CFX軟件的離心泵內(nèi)流模擬 7.1 CFX軟件介紹 7.1.1 軟件簡介 7.1.2 軟件特點 7.1.3 軟件求解功能 7.1.4 獨(dú)具特色的前處理 7.2 離心泵模型的繪制 7.2.1 Pro/E軟件簡介 7.2.2 模型的繪制 7.3 離心泵計算區(qū)域網(wǎng)格劃分 7.4 離心泵內(nèi)部流動的數(shù)值模擬 7.5 計算結(jié)果及分析 7.6 小結(jié) 思考題 第8章 基于STAR  CD軟件的發(fā)動機(jī)噴嘴內(nèi)流模擬 8.1 噴嘴內(nèi)流動區(qū)域?qū)嶓w造型 8.1.1 UG NX軟件簡介 8.1.2 噴油器繪制 8.2 噴嘴內(nèi)流的動網(wǎng)格計算 8.2.1 STAR  CD功能簡介 8.2.2 STAR  CD的基本組成部分 8.2.3 動態(tài)網(wǎng)格的特征和生成 8.2.4 數(shù)值計算 8.3 小結(jié) 思考題 第9章 基于STAR  CCM+軟件的發(fā)動機(jī)冷卻水套流動模擬 9.1 STAR  CCM+軟件介紹 9.1.1 軟件簡介 9.1.2 軟件特點及優(yōu)勢 9.1.3 軟件工作界面 9.2 發(fā)動機(jī)機(jī)體及冷卻水套幾何模型 9.3 發(fā)動機(jī)冷卻水套流動模擬 9.3.1 幾何模型的導(dǎo)入 9.3.2 網(wǎng)格的生成 9.3.3 物理模型和物性參數(shù)的設(shè)定 9.3.4 后處理準(zhǔn)備 9.3.5 計算結(jié)果分析 9.4小結(jié) 思考題 第10章 基于Converge軟件的發(fā)動機(jī)工作過程數(shù)值模擬 10.1 Converge軟件介紹 10.1.1 軟件簡介 10.1.2 軟件特點及優(yōu)勢 10.1.3 軟件工作界面 10.2 內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)工作過程物理模型 10.2.1 流動相關(guān)模型 10.2.2 噴霧相關(guān)模型 10.2.3 燃燒排放模型 10.3 發(fā)動機(jī)工作過程數(shù)值模擬 10.3.1 幾何導(dǎo)入、診斷及修復(fù) 10.3.2 邊界分割 10.3.3 參數(shù)文件準(zhǔn)備 10.3.4 計算設(shè)定 10.3.5 后處理 10.4 小結(jié) 思考題 第11章 基于Fire軟件的噴霧燃燒及SCR后處理過程模擬 11.1 Fire軟件介紹 11.1.1 軟件簡介 11.1.2 軟件特點 11.1.3 軟件應(yīng)用方面的優(yōu)勢 11.2 發(fā)動機(jī)噴霧燃燒過程數(shù)值模擬 11.2.1 發(fā)動機(jī)模型 11.2.2 燃燒室網(wǎng)格劃分 11.2.3 噴霧燃燒過程數(shù)值模擬 11.2.4 數(shù)值模擬結(jié)果 11.3 SCR后處理過程數(shù)值模擬 11.3.1 SCR催化器三維建模 11.3.2 網(wǎng)格劃分 11.3.3 數(shù)值模擬 11.3.4 數(shù)值模擬結(jié)果 11.4 小結(jié) 思考題 第12章 基于Airpak軟件的廚房通風(fēng) 系統(tǒng)數(shù)值模擬 12.1 Airpak軟件介紹 12.1.1 軟件簡介 12.1.2 軟件特點 12.1.3 軟件工作界面 12.2 廚房空間物理模型 12.3 廚房通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)值模擬 12.3.1 廚房求解域網(wǎng)格 12.3.2 求解及參數(shù)設(shè)定 12.3.3 邊界條件設(shè)置 12.3.4 數(shù)值模擬操作及設(shè)置過程 12.3.5 數(shù)值模擬結(jié)果 12.4 小結(jié) 思考題 參考文獻(xiàn)