ANSYS CFX流體動(dòng)力學(xué)仿真案例詳解

第1章  流體力學(xué)與計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1  流體力學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1.1  基本概念 1
1.1.2  流體流動(dòng)的分類 5
1.1.3  邊界層和物體阻力 5
1.1.4  層流和湍流 6
1.1.5  流體流動(dòng)的控制方程 7
1.1.6  邊界條件與初始條件 8
1.2  計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ) 9
1.2.1  計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展 9
1.2.2  計(jì)算流體力學(xué)的求解過程 10
1.2.3  數(shù)值模擬方法和分類 10
1.2.4  有限體積法的基本思想 12
1.2.5  有限體積法的求解方法 13
1.3  計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域 14
1.4  常用的CFD商用軟件 15
1.4.1  PHOENICS 15
1.4.2  STAR-CD 15
1.4.3  STAR-CCM 16
1.4.4  FLUENT 16
1.4.5  CFX 17
1.5  本章小結(jié) 18
第2章  CFX軟件簡介 19
2.1  CFX的軟件結(jié)構(gòu) 19
2.1.1  啟動(dòng)CFX 20
2.1.2  前處理器 21
2.1.3  求解管理器 22
2.1.4  后處理器 23
2.2  CFX的文件類型 24
2.3  本章小結(jié) 25
第3章  創(chuàng)建幾何模型 26
3.1  建立幾何模型概述 26
3.2  SpaceClaim簡介 27
3.3  草圖模式 27
3.3.1  進(jìn)入草圖模式 27
3.3.2  創(chuàng)建草圖 28
3.4  創(chuàng)建3D幾何體 28
3.4.1  拉伸 29
3.4.2  旋轉(zhuǎn) 29
3.4.3  掃掠 29
3.5  導(dǎo)入外部CAD文件 30
3.6  創(chuàng)建幾何體的實(shí)例操作 31
3.7  本章小結(jié) 33
第4章  生成網(wǎng)格 34
4.1  網(wǎng)格生成概述 34
4.2  ANSYS ICEM CFD簡介 35
4.2.1  ICEM CFD的工作流程 36
4.2.2  ICEM CFD的文件類型 37
4.2.3  ICEM CFD的用戶界面 37
4.3  ANSYS ICEM CFD基本用法 37
4.3.1  創(chuàng)建幾何模型 38
4.3.2  導(dǎo)入幾何文件 41
4.3.3  生成網(wǎng)格 41
4.3.4  生成塊 46
4.3.5  編輯網(wǎng)格 50
4.3.6  輸出網(wǎng)格 57
4.4  ANSYS ICEM CFD實(shí)例分析 58
4.4.1  啟動(dòng)ICEM CFD并建立分析項(xiàng)目 58
4.4.2  導(dǎo)入幾何模型 58
4.4.3  建立模型 59
4.4.4  生成網(wǎng)格 61
4.4.5  編輯網(wǎng)格 62
4.4.6  輸出網(wǎng)格 63
4.5  本章小結(jié) 63
第5章  CFX前處理 64
5.1  新建工程項(xiàng)目與網(wǎng)格導(dǎo)入 64
5.1.1  新建工程項(xiàng)目 64
5.1.2  導(dǎo)入網(wǎng)格 65
5.1.3  保存項(xiàng)目 66
5.2  設(shè)置計(jì)算域 66
5.2.1  Basic Settings（基本設(shè)置）選項(xiàng)卡 67
5.2.2  Fluid Models（流體模型）選項(xiàng)卡 68
5.2.3  Initialization（初始化）選項(xiàng)卡 70
5.2.4  Fluid Specific Models（特定流體模型）選項(xiàng)卡 70
5.2.5  Fluid Pairs Models（流體對模型）選項(xiàng)卡 70
5.2.6  Porosity Settings（多孔介質(zhì)設(shè)置）選項(xiàng)卡 71
5.3  設(shè)置邊界條件 72
5.3.1  邊界條件的創(chuàng)建 72
5.3.2  邊界條件的類型 72
5.4  設(shè)置初始條件 75
5.5  設(shè)置求解器 76
5.5.1  Basic Settings（基本設(shè)置）選項(xiàng)卡 76
5.5.2  Equation Class Settings（方程分類設(shè)置）選項(xiàng)卡 77
5.5.3  Advanced Options（高級設(shè)置）
選項(xiàng)卡 77
5.6  輸出文件和設(shè)置監(jiān)控 77
5.7  本章小結(jié) 78
第6章  CFX數(shù)值求解 79
6.1  啟動(dòng)求解管理器 79
6.2  工作界面 81
6.3  求解文件輸出 82
6.4  本章小結(jié) 83
第7章  CFX后處理 84
7.1  啟動(dòng)后處理器 84
7.2  工作界面 85
7.3  創(chuàng)建位置 86
7.3.1  Point（生成點(diǎn)） 87
7.3.2  Point Cloud（點(diǎn)云） 88
7.3.3  Line（線） 89
7.3.4  Plane（面） 90
7.3.5  Volume（體） 91
7.3.6  Isosurface（等值面） 92
7.3.7  Iso Clip（區(qū)域值面） 93
7.3.8  Vortex Core Region（型芯區(qū)域） 94
7.3.9  Surface of Revolution（旋轉(zhuǎn)面） 94
7.3.10  Polyline（曲線） 95
7.3.11  User Surface（自定義面） 96
7.3.12  Surface Group（多組面） 97
7.4  創(chuàng)建對象 97
7.4.1  創(chuàng)建Vector（矢量）對象 98
7.4.2  創(chuàng)建Contour（云圖）對象 99
7.4.3  創(chuàng)建Streamline（流線）對象 100
7.4.4  創(chuàng)建Particle Track（粒子軌跡）對象 101
7.4.5  創(chuàng)建Volume Rendering（體繪制）對象 102
7.4.6  創(chuàng)建Text（文本）對象 102
7.4.7  其他創(chuàng)建對象 103
7.5  創(chuàng)建數(shù)據(jù) 105
7.5.1  Variables（變量） 105
7.5.2  Expressions（表達(dá)式） 105
7.6  本章小結(jié) 106
第8章  穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)模擬實(shí)例 107
8.1  噴射混合管內(nèi)的穩(wěn)態(tài)流動(dòng) 107
8.1.1  案例介紹 107
8.1.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 108
8.1.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 108
8.1.4  設(shè)置隨溫度變化的物質(zhì)參數(shù) 108
8.1.5  修改物質(zhì)屬性 110
8.1.6  邊界條件 111
8.1.7  初始條件 115
8.1.8  求解控制 115
8.1.9  計(jì)算求解 116
8.1.10  結(jié)果后處理 118
8.2  煙囪非穩(wěn)態(tài)流動(dòng) 120
8.2.1  案例介紹 120
8.2.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 121
8.2.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 121
8.2.4  設(shè)置隨溫度變化的物質(zhì)參數(shù) 121
8.2.5  設(shè)置分析類型 122
8.2.6  邊界條件 122
8.2.7  初始條件 128
8.2.8  求解控制 128
8.2.9  輸出控制 128
8.2.10  計(jì)算求解 129
8.2.11  結(jié)果后處理 130
8.3  本章小結(jié) 132
第9章  內(nèi)部流動(dòng)分析實(shí)例 133
9.1  圓管內(nèi)氣體的流動(dòng) 133
9.1.1  案例介紹 133
9.1.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 133
9.1.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 134
9.1.4  邊界條件 134
9.1.5  初始條件 136
9.1.6  求解控制 137
9.1.7  計(jì)算求解 137
9.1.8  結(jié)果后處理 139
9.2  靜態(tài)混合器內(nèi)水的流動(dòng) 141
9.2.1  案例介紹 141
9.2.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 141
9.2.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 142
9.2.4  邊界條件 142
9.2.5  初始條件 145
9.2.6  求解控制 145
9.2.7  計(jì)算求解 146
9.2.8  結(jié)果后處理 147
9.3  本章小結(jié) 151
第10章  外部流動(dòng)分析實(shí)例 152
10.1  鈍體繞流 152
10.1.1  案例介紹 152
10.1.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 153
10.1.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 153
10.1.4  邊界條件 153
10.1.5  初始條件 158
10.1.6  求解控制 158
10.1.7  計(jì)算求解 159
10.1.8  結(jié)果后處理 161
10.2  機(jī)翼超音速流動(dòng) 166
10.2.1  案例介紹 166
10.2.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 166
10.2.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 167
10.2.4  邊界條件 167
10.2.5  初始條件 173
10.2.6  求解控制 173
10.2.7  計(jì)算求解 173
10.2.8  結(jié)果后處理 175
10.3  本章小結(jié) 176
第11章  多相流分析實(shí)例 177
11.1  自由表面流動(dòng) 177
11.1.1  案例介紹 177
11.1.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 178
11.1.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 178
11.1.4  導(dǎo)入表達(dá)式 178
11.1.5  邊界條件 179
11.1.6  初始條件 184
11.1.7  自適應(yīng)網(wǎng)格設(shè)置 185
11.1.8  求解控制 185
11.1.9  計(jì)算求解 186
11.1.10  結(jié)果后處理 187
11.2  混合容器內(nèi)多相流動(dòng) 191
11.2.1  案例介紹 191
11.2.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 191
11.2.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 192
11.2.4  邊界條件 193
11.2.5  初始條件 206
11.2.6  求解控制 206
11.2.7  計(jì)算求解 207
11.2.8  結(jié)果后處理 208
11.3  本章小結(jié) 211
第12章  空調(diào)通風(fēng)和傳熱流動(dòng)分析實(shí)例 212
12.1  空調(diào)通風(fēng) 212
12.1.1  案例介紹 212
12.1.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 213
12.1.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 213
12.1.4  導(dǎo)入CCL文件 214
12.1.5  編譯Fortune子程序 214
12.1.6  設(shè)置CEL程序 215
12.1.7  設(shè)置分析類型 215
12.1.8  邊界條件 216
12.1.9  初始條件 220
12.1.10  求解控制 220
12.1.11  輸出控制 221
12.1.12  計(jì)算求解 221
12.1.13  結(jié)果后處理 222
12.2  傳熱流動(dòng)分析 225
12.2.1  案例介紹 225
12.2.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 225
12.2.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 225
12.2.4  編輯物質(zhì)屬性 226
12.2.5  邊界條件 227
12.2.6  求解控制 233
12.2.7  計(jì)算求解 233
12.2.8  結(jié)果后處理 235
12.3  本章小結(jié) 237
第13章  多孔介質(zhì)和氣固兩相分析實(shí)例 238
13.1  催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)多孔介質(zhì)流動(dòng) 238
13.1.1  案例介紹 239
13.1.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 239
13.1.3  導(dǎo)入CCL文件 239
13.1.4  導(dǎo)入網(wǎng)格 240
13.1.5  邊界條件 241
13.1.6  初始條件 248
13.1.7  求解控制 249
13.1.8  離散化設(shè)置 249
13.1.9  計(jì)算求解 250
13.1.10  結(jié)果后處理 251
13.2  氣升式反應(yīng)器內(nèi)氣固兩相流動(dòng) 255
13.2.1  案例介紹 255
13.2.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 256
13.2.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 256
13.2.4  邊界條件 257
13.2.5  初始條件 264
13.2.6  求解控制 265
13.2.7  計(jì)算求解 266
13.2.8  結(jié)果后處理 267
13.3  本章小結(jié) 269
第14章  化學(xué)反應(yīng)分析實(shí)例 270
14.1  室內(nèi)甲烷燃燒模擬 270
14.1.1  案例介紹 270
14.1.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 270
14.1.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 271
14.1.4  反應(yīng)混合物屬性 271
14.1.5  邊界條件 272
14.1.6  初始條件 277
14.1.7  求解控制 278
14.1.8  計(jì)算求解 278
14.1.9  結(jié)果后處理 280
14.2  煤粉燃燒 284
14.2.1  案例介紹 284
14.2.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 284
14.2.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 284
14.2.4  導(dǎo)入CCL文件 285
14.2.5  邊界條件 285
14.2.6  初始條件 295
14.2.7  求解控制 295
14.2.8  計(jì)算求解 296
14.2.9  結(jié)果后處理 297
14.3  旋轉(zhuǎn)爐煤粉燃燒 299
14.3.1  項(xiàng)目導(dǎo)入 299
14.3.2  修改邊界條件 299
14.3.3  計(jì)算求解 300
14.3.4  結(jié)果后處理 300
14.4  旋轉(zhuǎn)爐煤粉燃燒生成NO模擬 301
14.4.1  項(xiàng)目導(dǎo)入 301
14.4.2  修改邊界條件 302
14.4.3  計(jì)算求解 302
14.4.4  結(jié)果后處理 302
14.5  本章小結(jié) 303
第15章  動(dòng)網(wǎng)格分析實(shí)例 304
15.1  球閥流動(dòng) 304
15.1.1  案例介紹 304
15.1.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 305
15.1.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 305
15.1.4  設(shè)置分析類型 306
15.1.5  邊界條件 306
15.1.6  初始條件 313
15.1.7  求解控制 313
15.1.8  輸出控制 313
15.1.9  計(jì)算求解 314
15.1.10  結(jié)果后處理 315
15.2  浮標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析 319
15.2.1  案例介紹 319
15.2.2  啟動(dòng)CFX并建立分析項(xiàng)目 319
15.2.3  導(dǎo)入網(wǎng)格 320
15.2.4  導(dǎo)入表達(dá)式 320
15.2.5  設(shè)置分析類型 321
15.2.6  邊界條件 321
15.2.7  初始條件 328
15.2.8  求解控制 329
15.2.9  輸出控制 329
15.2.10  計(jì)算求解 330
15.2.11  結(jié)果后處理 331
15.3  本章小結(jié) 333
第16章  CFX在Workbench中的應(yīng)用 334
16.1  圓管內(nèi)氣體的流動(dòng) 334
16.1.1  案例介紹 334
16.1.2  啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目 334
16.1.3  導(dǎo)入幾何體 335
16.1.4  劃分網(wǎng)格 335
16.1.5  邊界條件 339
16.1.6  初始條件 341
16.1.7  求解控制 341
16.1.8  計(jì)算求解 342
16.1.9  結(jié)果后處理 343
16.1.10  保存與退出 345
16.2  三通內(nèi)氣體的流動(dòng) 346
16.2.1  案例介紹 346
16.2.2  啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目 346
16.2.3  導(dǎo)入幾何體 347
16.2.4  劃分網(wǎng)格 347
16.2.5  邊界條件 352
16.2.6  初始條件 355
16.2.7  求解控制 355
16.2.8  計(jì)算求解 355
16.2.9  結(jié)果后處理 356
16.2.10  保存與退出 358
16.3  本章小結(jié) 359
參考文獻(xiàn) 360