·本书以FLUENT 16.0版本为基础，其操作界面与老版本有较大不同，因此对新版本的操作界面进行了详细的说明，使读者能较快地掌握新版本的特点。

·通过本书的学习，读者可以在较短时间内掌握FLUENT 16.0的学习要领和详细的操作步骤。各章所用到的实例可从配套DVD光盘中找到。

·本书内容丰富、结构清晰，所有案例均经过精心设计与筛选，代表性强，并且每个案例都通过用户图形交互界面进行全过程操作。

·本书主要目的不是为了求解多么复杂的物理问题，而是为了让读者学习FLUENT软件的求解思路，强调实用性，比如导热问题的数值模拟，其求解过程并不复杂，以往的书籍很少有涉及，但实际工程中却有广泛的应用。

内容简介

本书以有限体积分析法（又称为控制容积法）为基础，结合作者多年的使用和开发经验，通过丰富的工程实例详细介绍ANSYS FLUENT 16.0在各个专业领域的应用。
全书分为基础和实例两个部分，共16章。基础部分详细介绍了流体力学的相关理论基础知识和ANSYS FLUENT 16.0软件，包括FLUENT软件、前处理、后处理、常用的边界条件等内容；实例部分包括导热问题、流体流动与传热、自然对流与辐射换热、凝固和融化过程、多相流模型、离散相、组分传输与气体燃烧、动网格问题、多孔介质内部流动与换热、UDF基础应用和燃料电池问题等的数值模拟。本书每个实例都有详细的说明和操作步骤，读者只需按书中的方法和步骤进行软件操作，即可完成一个具体问题的数值模拟和分析，进而逐步学会ANSYS FLUENT 16.0软件的使用。本书光盘配有书中实例的几何模型以及实例的网格模型，方便读者查阅。
本书内容翔实，既可以作为动力、能源、水利、航空、冶金、海洋、环境、气象、流体工程等专业领域的工程技术人员参考用书，也可以作为高等院校相关专业高年级本科生、研究生的学习用书。

作者简介

唐家鹏，精通Fluent流体分析软件、Ansys有限元分析软件以及AutoCAD、Solidworks、UG等机械设计软件。在国内外期刊发表论文多篇。

目　录
第1章　流体力学与计算流体力学基础　1
1．1　流体力学基础　1
1．1．1　流体力学概述　1
1．1．2　连续介质模型　3
1．1．3　流体的基本概念及性质　3
1．1．4　流体流动分类　11
1．1．5　流体流动描述的方法　14
1．1．6　流体力学基本方程组　15
1．1．7　湍流模型　29
1．2　计算流体力学（CFD）基础　37
1．2．1　CFD概述　37
1．2．2　CFD求解力学问题的过程　38
1．2．3　CFD数值模拟方法和分类　40
1．2．4　有限体积法计算区域的离散　42
1．2．5　有限体积法控制方程的离散　42
1．2．6　CFD常用算法　50
1．2．7　计算域网格生成技术　61
1．3　CFD软件的构成　62
1．3．1　前处理器　63
1．3．2　求解器　63
1．3．3　后处理器　63
1．4　常用的商业CFD软件　64
1．4．1　Phoenics软件　64
1．4．2　STAR-CD软件　64
1．4．3　ANSYS CFX软件　65
1．4．4　ANSYS FLUENT软件　66
1．5　本章小结　66
第2章　FLUENT软件介绍　67
2．1　FLUENT软件特点简介　67
2．1．1　网格技术　68
2．1．2　数值技术　69
2．1．3　物理模型　70
2．1．4　FLUENT的独有特点　71
2．1．5　FLUENT系列软件简介　72
2．2　FLUENT 16．0的新特性　73
2．2．1　新的操作界面　73
2．2．2　功能上的改进　73
2．3　FLUENT 16．0的功能模块　74
2．4　FLUENT与ANSYS Workbench　75
2．4．1　ANSYS Workbench简介　75
2．4．2　ANSYS Workbench的操作界面　76
2．4．3　在ANSYS Workbench中打开FLUENT　77
2．5　FLUENT 16．0的基本操作　78
2．5．1　启动FLUENT主程序　78
2．5．2　FLUENT主界面　79
2．5．3　FLUENT读入网格　79
2．5．4　检查网格　80
2．5．5　选择基本物理模型　80
2．5．6　设置材料属性　81
2．5．7　相的定义　81
2．5．8　设置计算区域条件　82
2．5．9　设置边界条件　82
2．5．10　设置动网格　83
2．5．11　设置参考值　83
2．5．12　设置算法及离散格式　83
2．5．13　设置求解参数　84
2．5．14　设置监视窗口　84
2．5．15　初始化流场　84
2．5．16　与运行计算相关的设置　85
2．5．17　保存结果　86
2．6　FLUENT的一个简单实例　86
2．7　本章小结　93
第3章　前处理方法　94
3．1　常用前处理软件　94
3．1．1　Gambit　94
3．1．2　ANSYS ICEM CFD　95
3．1．3　TGrid　95
3．1．4　GridPro　96
3．1．5　Gridgen简介　96
3．2　Gambit的应用　97
3．2．1　Gambit的基本功能　97
3．2．2　Gambit的基本用法　99
3．2．3　Gambit生成网格文件的操作步骤　107
3．2．4　Gambit应用实例　108
3．3　ANSYS ICEM CFD 16．0的应用　113
3．3．1　ANSYS ICEM CFD的基本功能　113
3．3．2　ANSYS ICEM CFD 16．0的操作界面　116
3．3．3　ANSYS ICEM CFD 16．0的文件系统　117
3．3．4　ANSYS ICEM CFD 16．0的操作步骤　117
3．3．5　ANSYS ICEM CFD 16．0应用实例　119
3．4　本章小结　127
第4章　后处理方法　128
4．1　FLUENT内置后处理方法　128
4．1．1　创建面　129
4．1．2　显示及着色处理　129
4．1．3　曲线绘制功能　135
4．1．4　通量报告和积分计算　136
4．2　Workbench CFD-Post通用后处理器　138
4．2．1　启动CFD-Post　139
4．2．2　创建位置　140
4．2．3　颜色、渲染和视图　142
4．2．4　矢量图、云图及流线图的绘制　142
4．2．5　其他图形功能　144
4．2．6　变量列表与表达式列表　145
4．2．7　创建表格和图表　147
4．2．8　制作报告　149
4．2．9　动画制作　151
4．2．10　其他工具　151
4．2．11　多文件模式　152
4．3　Tecplot的用法　153
4．3．1　概述　153
4．3．2　Tecplot基本功能介绍　154
4．3．3　Tecplot用法简介　160
4．3．4　Tecplot读取FLUENT文件的方法　172
4．4　本章小结　173
第5章　FLUENT中常用的边界条件　174
5．1　FLUENT中边界条件的分类　174
5．2　边界条件设置及操作方法　174
5．2．1　边界条件的设置　175
5．2．2　边界条件的修改　175
5．2．3　边界条件的复制　175
5．2．4　边界的重命名　176
5．3　FLUENT中流动出入口边界条件及参数确定　176
5．3．1　用轮廓指定湍流参量　177
5．3．2　湍流参量的估算　177
5．4　FLUENT中常用的边界条件　179
5．4．1　压力入口边界条件　179
5．4．2　速度入口边界条件　182
5．4．3　质量入口边界条件　183
5．4．4　进风口边界条件　185
5．4．5　进气扇边界条件　185
5．4．6　压力出口边界条件　186
5．4．7　压力远场边界条件　187
5．4．8　出风口边界条件　188
5．4．9　排气扇边界条件　189
5．4．10　壁面边界条件　190
5．4．11　对称边界条件　195
5．4．12　周期性边界条件　196
5．4．13　流体区域条件　197
5．4．14　固体区域条件　198
5．4．15　出流边界条件　199
5．4．16　其他边界条件　200
5．5　本章小结　200
第6章　导热问题的数值模拟　201
6．1　导热问题分析概述　201
6．2　有内热源的导热问题的数值模拟　202
6．2．1　案例简介　202
6．2．2　FLUENT中求解计算　202
6．2．3　计算结果后处理　209
6．2．4　保存数据并退出　211
6．3　钢球非稳态冷却过程的数值模拟　211
6．3．1　案例简介　211
6．3．2　FLUENT求解计算设置　212
6．3．3　求解计算　214
6．3．4　计算结果后处理及分析　219
6．4　本章小结　221
第7章　流体流动与传热的数值模拟　222
7．1　流体流动与传热概述　222
7．2　引射器内流场数值模拟　224
7．2．1　案例简介　224
7．2．2　FLUENT求解计算设置　224
7．2．3　求解计算　228
7．2．4　计算结果后处理及分析　230
7．3　扇形教室空调通风的数值模拟　232
7．3．1　案例简介　232
7．3．2　FLUENT求解计算设置　232
7．3．3　求解计算　237
7．3．4　计算结果后处理及分析　238
7．4　地埋管流固耦合换热的数值模拟　240
7．4．1　案例简介　240
7．4．2　FLUENT求解计算设置　240
7．4．3　流场求解计算　245
7．4．4　温度场求解计算设置　246
7．4．5　温度场求解计算　248
7．4．6　计算结果后处理及分析　249
7．5　圆柱绕流流场的数值模拟　251
7．5．1　案例简介　251
7．5．2　FLUENT求解计算设置　251
7．5．3　求解计算　254
7．5．4　计算结果后处理及分析　256
7．6　二维离心泵叶轮内流场数值模拟　258
7．6．1　案例简介　258
7．6．2　FLUENT求解计算设置　258
7．6．3　求解计算　262
7．6．4　计算结果后处理及分析　264
7．7　本章小结　267
第8章　自然对流与辐射换热的数值模拟　268
8．1　自然对流与辐射换热概述　268
8．2　相连方腔内自然对流换热的数值模拟　270
8．2．1　案例简介　270
8．2．2　FLUENT求解计算设置　270
8．2．3　求解计算　273
8．2．4　计算结果后处理及分析　275
8．3　烟道内烟气对流辐射换热的数值模拟　279
8．3．1　案例简介　279
8．3．2　FLUENT求解计算设置　280
8．3．3　求解计算　287
8．3．4　计算结果后处理及分析　289
8．4　室内通风问题的计算实例　292
8．4．1　案例简介　292
8．4．2　FLUENT求解计算设置　292
8．4．3　求解计算　303
8．4．4　计算结果后处理及分析　305
8．5　本章小结　308
第9章　凝固和融化过程的数值模拟　309
9．1　凝固和融化模型概述　309
9．2　冰融化过程的数值模拟　310
9．2．1　案例简介　310
9．2．2　FLUENT求解计算设置　310
9．2．3　求解计算　314
9．2．4　计算结果后处理及分析　317
9．3　本章小结　318
第10章　多相流模型的数值模拟　319
10．1　多相流概述　319
10．2　孔口自由出流的数值模拟　321
10．2．1　案例简介　321
10．2．2　FLUENT求解计算设置　322
10．2．3　求解计算　326
10．2．4　计算结果后处理及分析　330
10．3　水中气泡上升过程的数值模拟　333
10．3．1　案例简介　333
10．3．2　FLUENT求解计算设置　334
10．3．3　求解计算　338
10．3．4　计算结果后处理及分析　341
10．4　水流对沙滩冲刷过程的数值模拟　343
10．4．1　案例简介　343
10．4．2　FLUENT求解计算设置　344
10．4．3　求解计算　349
10．4．4　计算结果后处理及分析　352
10．5　气穴现象的数值模拟　354
10．5．1　案例简介　354
10．5．2　FLUENT求解计算设置　354
10．5．3　求解计算　359
10．5．4　计算结果后处理及分析　361
10．6　液体燃料罐内部挡流板对振荡的影响模拟　362
10．6．1　实例描述　362
10．6．2　FLUENT求解计算设置　363
10．6．3　求解计算及后处理　367
10．7　本章小结　377
第11章　离散相的数值模拟　378
11．1　离散相模型概述　378
11．2　引射器离散相流场的数值模拟　379
11．2．1　案例简介　379
11．2．2　FLUENT求解计算设置　379
11．2．3　求解计算　382
11．2．4　计算结果后处理及分析　383
11．3　喷淋过程的数值模拟　385
11．3．1　案例简介　385
11．3．2　FLUENT求解计算设置　386
11．3．3　求解计算　390
11．3．4　计算结果后处理及分析　392
11．4　本章小结　394
第12章　组分传输与气体燃烧的数值模拟　395
12．1　组分传输与气体燃烧概述　395
12．2　室内甲醛污染物浓度的数值模拟　397
12．2．1　案例简介　397
12．2．2　FLUENT求解计算设置　398
12．2．3　求解计算　402
12．2．4　计算结果后处理及分析　404
12．3　焦炉煤气燃烧的数值模拟　405
12．3．1　案例简介　405
12．3．2　FLUENT求解计算设置　406
12．3．3　求解计算　412
12．3．4　计算结果后处理及分析　414
12．4　预混气体化学反应的模拟　416
12．4．1　案例简介　416
12．4．2　FLUENT求解计算设置　416
12．4．3　求解计算及后处理　420
12．5　本章小结　426
第13章　动网格问题的数值模拟　427
13．1　动网格问题概述　427
13．2　两车交会过程的数值模拟　428
13．2．1　案例简介　428
13．2．2　FLUENT求解计算设置　429
13．2．3　求解计算　433
13．2．4　计算结果后处理及分析　437
13．3　运动物体强制对流换热的数值模拟　438
13．3．1　案例简介　438
13．3．2　FLUENT求解计算设置　439
13．3．3　求解计算　444
13．3．4　计算结果后处理及分析　447
13．4　双叶轮旋转流场的数值模拟　448
13．4．1　案例简介　448
13．4．2　FLUENT求解计算设置　449
13．4．3　求解计算　453
13．4．4　计算结果后处理及分析　456
13．5　单级轴流涡轮机模型内部流场模拟　458
13．5．1　案例简介　458
13．5．2　FLUENT求解计算设置　458
13．5．3　求解计算　466
13．5．4　计算结果后处理及分析　469
13．6　本章小结　472
第14章　多孔介质内流动与换热的数值模拟　473
14．1　多孔介质模型概述　473
14．2　多孔烧结矿内部流动换热的数值模拟　474
14．2．1　案例简介　474
14．2．2　FLUENT求解计算设置　474
14．2．3　求解计算　477
14．2．4　计算结果后处理及分析　481
14．3　三维多孔介质内部流动的数值模拟　483
14．3．1　案例简介　483
14．3．2　FLUENT求解计算设置　483
14．3．3　求解计算　487
14．3．4　计算结果后处理及分析　488
14．4　催化转换器内部流动的数值模拟　490
14．4．1　案例简介　490
14．4．2　FLUENT求解计算设置　491
14．4．3　求解计算　495
14．4．4　计算结果后处理及分析　497
14．5　本章小结　501
第15章　UDF基础应用　502
15．1　UDF介绍　502
15．1．1　UDF的基本功能　502
15．1．2　UDF编写基础　503
15．1．3　UDF中的C语言基础　504
15．2　利用UDF自定义物性参数　507
15．2．1　案例简介　507
15．2．2　FLUENT求解计算设置　508
15．2．3　求解计算　512
15．2．4　计算结果后处理及分析　513
15．3　利用UDF求解多孔介质问题　514
15．3．1　案例简介　514
15．3．2　FLUENT求解计算设置　514
15．3．3　求解计算　518
15．3．4　计算结果后处理及分析　518
15．4　水中落物的数值模拟　519
15．4．1　案例简介　519
15．4．2　FLUENT求解计算设置　519
15．4．3　求解计算　527
15．5　本章小结　532
第16章　燃料电池问题模拟　533
16．1　单直通道逆流PEM燃料电池　533
16．1．1　案例简介　533
16．1．2　GAMBIT建模　534
16．1．3　FLUENT求解计算设置　537
16．1．4　求解计算　540
16．1．5　计算结果后处理及分析　542
16．2　本章小结　545
附录1　UDF宏简列　546
附录2　UDF宏具体解释　547
附录2．1　通用宏及其定义的函数　547
附录2．2　离散相模型宏及其定义的函数　549
附录2．3　多相模型的宏及其定义的函数　551
附录3　UDF的部分常用函数　552
参考文献　555