ANSYS CFX對流傳熱數值模擬基礎應用教程

前言

計算流體力學（CFD）從20世紀60年代開始發(fā)展，具有40多年的歷史。最初，它是科學家們對自然界中的基本流動和傳熱現象進行研究的科研工具，只存在于象牙塔中。經過20年的發(fā)展，這一技術開始成熟，它的應用領域也逐漸從最基本的流動和傳熱現象擴展到比較復雜的工程問題。然而，CFD程序要求使用者具有較深厚的流體力學和傳熱學等理論知識以及高等數學、數值算法等數學知識，這使它無法成為普通流體工程師可以掌握的工具。從20世紀70年代末、80年代初開始，在商業(yè)市場的推動下，這一技術開始被商業(yè)化，商用CFD軟件開始出現。商用CFD軟件的特點是技術成熟，軟件界面友好、簡便。商用CFD軟件采用的流體理論和數值算法一般都經歷過長期的科學論證，這一論證時間通常都要在10年左右。所以從流體理論和數值算法上看，商用CFD的技術不屬于前沿研究課題。對商用CFD軟件，我們的態(tài)度是使用成熟的流體理論和數值算法，解決前沿的應用課題。當前，商用CFD軟件市場一片繁榮。國內市場上比較常見的軟件包括Fluent、CFX、Star-CD、Phoenix、CFD-ACE+、CFD++等。大批的流體工程師和科研人員正在應用這些軟件解決現實工程問題，還有更多的流體工程師正在學習這些軟件，期望能在將來的研究中應用CFD這一工具。目前，一些商用CFD軟件的學習者都是基于軟件自帶的培訓教程學習CFD軟件。這些培訓教程的目的主要是為了介紹軟件的各種功能，而不是教學習者如何解決某個專業(yè)問題。所以這類教程看完后，只了解了軟件功能，對于如何解決本專業(yè)的某個具體問題，學習者仍然是一頭霧水。作為國內ANSYS CFX第一本教材，本書案例編排從對流傳熱專業(yè)角度出發(fā)，通過講解典型傳熱問題的算例，讓讀者了解如何用CFX解決對流傳熱問題，同時學習CFX軟件中求解對流傳熱問題相關功能的使用方法及技巧。本書假設讀者已學過計算傳熱學，了解質量守恒方程、動量守恒方程和能量守恒方程，通用型流體方程的四大項：非穩(wěn)態(tài)項、對流項、擴散項和源項，離散的概念，離散方程的過程，離散后的非線形代數方程組的迭代求解過程，一般殘差定義，知道結構化網格和非結構化網格的概念。本書包括下列具體內容：第l章，CFX軟件簡介。本章簡單介紹CFX的主要功能，便于讀者對CFX軟件有一個宏觀了解。第2章，CFX軟件結構。CFlX不是在一個軟件界面下完成全部功能，而是一個軟件包。本章介紹CFX軟件包內的具體程序模塊及相應功能。

內容概要

隨著數值求解技術和計算機技術的日益成熟，計算傳熱學已經逐漸成為流體及傳熱研究的基本手段之一。尤其是近年來商用CFD軟件的普及率越來越高，操作界面越來越簡便，極大地促進了流體及傳熱專業(yè)人員的學習熱情。ANSYS CFX是國內普及率較高的軟件之一，并且由于ANSYS公司對Fluent軟件的收購及改造，ANSYS CFX的普及率預計將會更高。但目前還沒有ANSYS CFX軟件的入門級教材，學習者主要基于軟件自帶的培訓教程學習。這些培訓教程主要是為了介紹軟件的各種功能，而不是教學習者如何解決某個專業(yè)問題。為了幫助流動及傳熱專業(yè)人員更快、更好地學習掌握ANSYS CFX軟件，作者從對流傳熱專業(yè)角度出發(fā)，通過講解典型傳熱問題的算例，讓讀者了解如何用CFX解決對流傳熱問題，同時學習CFX軟件中求解對流傳熱問題相關功能的使用方法及技巧?！　”緯饕獌热莅ǎ篊FX軟件簡介；CFX軟件結構；對流傳熱基本求解過程；邊界層網格；六面體網格和網格無關解討論?！　”緯僭O讀者了解傳熱學及計算傳熱學的基本概念，如質量守恒、動量守恒、能量守恒、網格、迭代求解等?！　”緯勺鳛楦叩裙た圃盒Ａ鲃蛹皞鳠嵯嚓P專業(yè)的高年級本科生及研究生的教材，也可以供ANSYS CFX初學者參考學習。

作者簡介

孫紀寧，1975年生，工學博士。1998年清華大學本科畢業(yè)，2005年北京航空航天大學博士畢業(yè)，2008年博士后出站后留校任教，主講本科生及研究生計算傳熱學課程。熟悉各種CFD軟件，如ANSYS CFX、Fluent、FASTRAN、NSAERO等，尤其精通ANSYSCFX。曾為幾十所大專院校及科研院所培訓ANSYS CFX軟件的應用，并受到高度贊譽。

書籍目錄

第1章 CFX軟件簡介 　1.1 發(fā)展歷史 　1.2 產品特色 　1.3 主要求解功能 　1.4 獨具特色的前處理 第2章 CFX軟件結構 　2.1 網格生成器 　2.2 CFX啟動平臺 　2.3 前處理器 　2.4 求解管理器 　2.5 后處理器 第3章 對流傳熱基本求解過程 　3.1 物理問題 　3.2 導出幾何文件 　3.3 生成網格 　　3.3.1 導入幾何文件 　　3.3.2 修復幾何 　　3.3.3 面分組 　　3.3.4 創(chuàng)建Body 　　3.3.5 設置全局網格 　　3.3.6 設置面加密網格 　　3.3.7 輸出網格文件 　　3.3.8 ICEM幾何線和點的作用 　3.4 前處理 　　3.4.1 導入網格文件 　　3.4.2 設置求解類型 　　3.4.3 創(chuàng)建求解域 　　3.4.4 設置邊界條件 　　3.4.5 編輯材料屬性 　　3.4.6 設置求解參數 　3.5 求解及求解監(jiān)視 　3.6 后處理 　　3.6.1 導入結果文件 　　3.6.2 創(chuàng)建切平面 　　3.6.3 創(chuàng)建速度矢量圖 　　3.6.4 創(chuàng)建溫度場云圖和等值線圖 　　3.6.5 創(chuàng)建動畫 　　3.6.6 統(tǒng)計函數 第4章 邊界層網格 　4.1 打開四面體網格 　4.2 生成邊界層網格 　4.3 在CFX—Pre中替換網格 　4.4 設置單機并行計算 　4.5 對比有、無邊界層的計算結果 第5章 六面體網格 　5.1 矩形截面直角回轉通道 　　5.1.1 分塊結構化網格、塊拓撲和映射的基本概念 　　5.1.2 創(chuàng)建塊拓撲 　　5.1.3 塊特征(頂點、邊)和幾何特征(點、曲線)映射 　　5.1.4 設置網格分布參數 　　5.1.5 生成網格 　5.2 矩形截面圓弧回轉通道 　　5.2.1 塊拓撲生成 　　5.2.2 Ogrid概念及用途 　　5.2.3 塊拓撲生成(續(xù)) 　　5.2.4 塊特征(頂點、邊)和幾何特征(點、曲線)映射 　　5.2.5 設置網格參數及生成網格 　　5.2.6 增加輔助線提高網格質量 　5.3 圓形截面圓弧回轉通道(讀者提高) 第6章 網格無關解 　6.1 幾何模型及物理問題 　6.2 第一次網格及計算結果分析 　6.3 無邊界層網格計算結果對比分析 　6.4 有邊界層網格計算結果對比分析 　6.5 計算結果和實驗結果對比分析

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 CFX軟件簡介1.1發(fā)展歷史CFX是全球第一個通過IS09001質量認證的大型商業(yè)CFD（計算統(tǒng)計力學）軟件，是英國AEA Technology公司為解決其在科技咨詢服務中遇到的工業(yè)實際問題而開發(fā)的。誕生在工業(yè)應用背景中的CFX一直將精確的計算結果、豐富的物理模型、強大的用戶擴展性作為其發(fā)展的基本要求，并以其在這些方面的卓越成就，引領著CFD技術的不斷發(fā)展。目前，CFX已經遍及航空航天、旋轉機械、能源、石油化工、機械制造、汽車、生物技術、水處理、火災安全、冶金、環(huán)保等領域，為其在全球6000多個用戶解決了大量的實際問題?；仡機FX發(fā)展的重要里程，總是伴隨著它對革命性的CFD新技術的研發(fā)和應用。1995年，CFX收購了旋轉機械領域加拿大著名的ASC公司，推出了專業(yè)的旋轉機械設計與分析模塊——CFX-Tascflow，該模塊一直占據著80％以上的旋轉機械CFD市場份額。同年，CFX成功突破了CFD領域的在算法上的又一大技術障礙，推出了全隱式多網格耦合算法，該算法以其穩(wěn)健的收斂性能和優(yōu)異的運算速度，成為CFD技術發(fā)展的重要里程碑。CFX一直和許多工業(yè)和大型研究項目保持著廣泛的合作，這種合作確保了CFX能夠緊密結合工業(yè)應用的需要，同時也使得CFX可以及時加入最先進的物理模型和數值算法。作為CFX的前處理器，ICEM CFD優(yōu)異的網格技術進一步確保CFX的模擬結果精確而可靠。2003年，CFX加入了全球最大的CAE仿真軟件ANSYS的大家庭中并正式更名為ANSYS-CFX。ANSYS-CFX的用戶將會得到包括從固體力學、流體力學、傳熱學、電學、磁學等在內的多物理場及多場耦合整體解決方案。1.2產品特色ANSYS-CFX是全球第一個在復雜幾何、網格、求解這三個CFD傳統(tǒng)瓶頸問題上均獲得重大突破的商業(yè)CFD軟件，其特點如下：1.精確的數值方法和大多數CFD軟件不同的是，ANSYS-CFX采用了基于有限元的有限體積法，在保證了有限體積法的守恒特性的基礎上，吸收了有限元法的數值精確性?；谟邢拊挠邢摅w積法，對六面體網格單元采用24點積分，而單純的有限體積法僅采用6點積分?；谟邢拊挠邢摅w積法，對四面體網格單元采用60點積分，而單純的有限體積法僅采用4點積分。

編輯推薦

《ANSYS CFX對流傳熱數值模擬基礎應用教程(附光盤1張)》是由國防工業(yè)出版社出版的?！禔NSYS CFX對流傳熱數值模擬基礎應用教程(附光盤1張)》可作為高等工科院校流動及傳熱相關專業(yè)的高年級本科生及研究生的教材，也可以供ANSYS CFX初學者參考學習。

圖書封面

圖書標簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    ANSYS CFX對流傳熱數值模擬基礎應用教程 PDF格式下載

---