《Fluent 12流体分析及工程仿真》内容简介：FLUENT为通用的cfd软件包，是目前相对成熟且使用广泛的商用流体分析软件，可以模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动，其灵活的非结构化网格、基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使它在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工和燃料电池等方面有广泛应用。
《Fluent 12流体分析及工程仿真》以最新版本FLUENT12为蓝本，主要介绍FLUENT12的各个模型功能及操作步骤，包括FLUENT操作基础、前处理网格生成、湍流模型、非定常模型、传热模型、多相流模型、离散相模型、组分输运与化学反应模型、转动模型、用户自定义函数和图形后处理等，第2～11讲每讲均配有3个实例进行详细讲解。全书以“功能讲解+典型实例+全书视频讲解”的方式，通过大量的典型实例与重点知识相结合的方法全面介绍FLUENT12的流动及传热分析功能与操作步骤。
《Fluent 12流体分析及工程仿真》可作为核工业、石油化工、机械制造、能源、管道集输、造船和水利等领域研究人员的参考书，也可作为FLUENT12初学者入门和提高的学习宝典，还可作为各大中专院校教育、培训机构的专业cfd教材。

《Fluent 12流体分析及工程仿真》：“精益生产”精神，造就了丰田汽车王国，振兴了日本整个工业产业，精益开发乃精益生产之重要组成部分。本丛书将精益生产的理念融入到设计、制造、分析等设计开发阶段。精选、精简、精细、高效——功能简洁必要、组织紧凑合理、学习高效方便。短篇教学、全视频。

第1讲 FLUENT操作基础 1
1.1 CFD基础 1
1.1.1 流体力学基本理论 2
1.1.2 CFD基本方程 6
1.1.3 CFD的发展 11
1.1.4 有限体积法基础 14
1.2 FLUENT软件简介 18
1.2.1 FLUENT的功能 19
1.2.2 FLUENT的操作界面 21
1.2.3 FLUENT的文件类型 26
1.2.4 FLUENT与其他软件的数据交换 27
1.3 前处理简介 28
1.3.1 gambit的操作界面 28
1.3.2 网格生成方法 33
1.4 后处理简介 34
1.4.1 FLUENT的后处理功能 35
1.4.2 TECPLOT界面及后处理功能 36
1.5 FLUENT模型简介 37
1.5.1 湍流模型 38
1.5.2 非定常模型 39

.1.5.3 传热模型 39
1.5.4 多相流模型 40
1.5.5 离散相模型 41
1.5.6 组分输运与化学反应模型 41
1.5.7 凝固与融化模型 42
1.5.8 动网格模型 43
第2讲 前处理网格生成 44
2.1 实例·模仿——二维偏心圆环 44
2.2 gambit几何建模 51
2.2.1 点 52
2.2.2 线 54
2.2.3 面 55
2.2.4 体 57
2.2.5 其他辅助操作 58
2.3 gambit网格划分 58
2.3.1 边界层 59
2.3.2 线 60
2.3.3 面 60
2.3.4 体 61
2.4 gambit边界与介质类型定义 62
2.4.1 边界定义 63
2.4.2 介质定义 64
2.5 实例·操作——三维圆柱体 65
2.6 实例·练习——三维同心环空柱体 73
第3讲 湍流模型 79
3.1 实例·模仿——90°弯管内水的流动 79
3.2 湍流模型控制方程 87
3.2.1 s-a模型 88
3.2.2 k-ε模型 88
3.2.3 rsm模型 91
3.2.4 les模型 92
3.3 湍流模型设置 92
3.4 实例·操作——偏心大小头渐扩管内油品流动 93
3.5 实例·练习——气体流经节流嘴的流动 101
第4讲 非定常模型 109
4.1 实例·模仿——单圆柱绕流 109
4.2 非定常流动 116
4.3 非定常模型设置 117
4.4 实例·操作——双圆柱绕流 118
4.5 实例·练习——柱群绕流 124
第5讲 传热模型 131
5.1 实例·模仿——偏心圆环内自然对流换热 131
5.2 传热方法概述 136
5.2.1 热传导 136
5.2.2 热对流 137
5.2.3 热辐射 138
5.3 传热模型的应用领域 140
5.4 传热模型的设置 141
5.5 实例·操作——冷热水混合器内部流动及换热 143
5.6 实例·练习——室内空调传热 149
第6讲 多相流模型 156
6.1 实例·模仿——t型管内气固两相流 156
6.2 vof模型 164
6.3 mixture模型 165
6.4 euler模型 166
6.5 实例·操作——河流跌坎流动 167
6.6 实例·练习——上升管内气液两相流 173
第7讲 离散相模型 179
7.1 实例·模仿——液固两相流冲刷腐蚀 179
7.2 dpm模型概述及应用 186
7.3 离散相轨道计算 187
7.4 传热与传质计算 188
7.5 喷雾模型 189
7.6 dpm模型初始条件设置 190
7.7 dpm模型边界条件设置 191
7.8 dpm模型介质属性设置 192
7.9 实例·操作——气动喷砂流场 194
7.10 实例·练习——水力旋流器的颗粒分离 200
第8讲 组分输运与化学反应模型 207
8.1 实例·模仿——甲烷燃烧器模拟 207
8.2 组分输运与化学反应模型概述 215
8.3 组分输运与化学反应模型设置 217
8.4 实例·操作——输气管路泄漏扩散 220
8.5 实例·练习——液体燃料燃烧 226
第9讲 转动模型 235
9.1 实例·模仿——十字搅拌器周围液体流动 235
9.2 动参考系模型 241
9.3 滑移网格模型 242
9.4 动网格模型 243
9.5 实例·操作——活塞泵内流体流动 246
9.6 实例·练习——齿轮泵内流体流动 253
第10讲 用户自定义函数 260
10.1 实例·模仿——入口非匀速管流 260
10.2 FLUENT的网格拓扑 265
10.3 udf基础 266
10.4 udf宏 267
10.4.1 访问FLUENT变量的预定义宏 267
10.4.2 实用工具宏 272
10.4.3 常用define宏 281
10.5 udf解释与编译 284
10.5.1 udf的解释 284
10.5.2 udf的编译 285
10.6 实例·操作——液体蒸发 286
10.7 实例·练习——物体受冲运动 294
第11讲 图形后处理 300
11.1 实例·模仿——90°弯管水流的FLUENT后处理 300
11.2 FLUENT 12后处理 306
11.2.1 graphics and animations面板 307
11.2.2 plots面板 311
11.2.3 reports面板 313
11.3 TECPLOT后处理 316
11.3.1 FLUENT数据的调入 316
11.3.2 TECPLOT绘图环境设置 318
11.3.3 TECPLOT的后处理功能 319
11.4 实例·操作——单圆柱绕流的TECPLOT后处理 325
11.5 实例·练习——混合器内部流动的TECPLOT后处理 329
参考文献 334

丰田汽车的“精益生产”精神造就了丰田汽车王国，也直接影响了日本的整个工业体系，包括笔者曾经工作过的本田汽车公司。精益生产的精髓是“精简”和“效率”，简单地说，只有拥有精简的组织结构，才能达到最大的生产效率。开发设计阶段是精益生产中的关键一环，产品设计开发是复杂、繁琐、反复的设计过程，只有合理组织设计过程，使用合理的设计方法，才能最大限度地提高设计开发效率。因此，将精益生产的理念运用于设计开发阶段有重要的现实意义。本丛书所提出的“精益工程”，包括精益设计（针对设计领域）、精益制造（针对数控加工领域）和精益分析（针对工程分析），其主要理念是“功能简洁必要，组织紧凑合理，学习高效方便”。众所周知，计算机辅助设计软件都包含繁杂的功能，有些功能只是针对某些特定用途，对于读者来说，并没有必要把这些繁杂功能全部掌握，如果把所有功能都堆积到书中，那么读者浪费的不仅仅是金钱，还有时间。
FLUENT是目前国际上流行的商用CFD软件包，凡是与流体、热传递及化学反应等有关的领域均可使用其进行流体分析。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。如其在石油天然气工业上的应用包括燃烧爆炸、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散／聚积、多相流动、管输流动、三相分离、钻井液流动和地下渗流等，基本覆盖了整个石油天然气工业的各个领域。本书从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，采用不同的离散格式和数值方法对相关知识点进行详细讲解，并以丰富的案例和全视频讲解等方式进行全方位教学。本书的特色
本书中除第1讲外，各讲以“实例·模仿一功能讲解一实例·操作一实例·练习”为步骤，通过适量的典型实例操作和重点知识讲解相结合的方式，对FLUENT。的各功能进行讲解。在讲解中力求紧扣操作、语言简洁、形象直观，避免冗长的解释说明，省略对不常用功能的讲解，使读者能够快速掌握FLUENT的使用方法和操作步骤。
本书将实例讲解、功能讲解和练习等内容，按照上课教学的形式录制多媒体视频，让读者如亲临教室，学习效果更好。读者甚至可以抛开书本，按照书中列出的视频路径，从光盘中打开相应的视频直接学习观看，这样学习起来会更轻松。视频包含语音讲解，可以用Windows Media iPlayer等常用播放器进行观看。如果播放不了，可安装光盘中的tscc.exe插件。

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1.1.3 CFD的发展
计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础之上的一门新型独立学科，其基本定义是通过计算机进行数值计算和图像显示，分析包括流体流动和热传导等相关物理现象的系统。它兼有理论性和实践性的双重特点，建立了许多理论和方法，为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效的计算技术。
CFD方法与传统的理论分析方法、实验量测方法组成了研究流体流动问题的完整体系。理论分析方法的优点在于所得结果具有普遍性，各种影响因素清晰可见，是指导实验研究和验证新的数值计算方法的理论基础，但是，它往往要求对计算对象进行抽象和简化，才能得出理论解。对于非线性情况，只有少数流动才能给出解析解。实验测量方法是理论分析和数值方法的基础，其重要性不可低估，然而，实验往往受到模型尺寸、流场扰动、人为因素和测量精度的限制，且还需投入相对较多的经费、人力和物力。而CFD方法很好地克服了理论分析与实验研究的弱点，在计算机上实现一个特定的计算，且可以形象地再现流动情景。
CFD进行流动和传热现象分析的基本思想是：用一系列有限离散点上的变量值的集合来代替空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场；然后，按照一定的方式建立这些离散点上变量之间关系的代数方程组，通过求解代数方程组获得场变量的近似值。它可以看作是在流动基本方程控制下对流动的数值模拟。通过这种数值模拟，我们可以得到极其复杂问题的流场内各个位置上基本物理量的分布，以及这些物理量随时间的变化情况，确定漩涡分布特性、空化特性及脱流区等。还可据此计算出相关的其他物理量，如旋转式流体机械的转矩、水力损失和效率等。此外，它与CAD联合，还可以进行结构优化设计等。
CFD具有适应性强、应用面广的优点。由于流体问题的控制方程一般是非线性的，自变量多，计算域的几何形状和边界条件复杂，很难求得解析解，只有用CFD方法才有可能求得满足工程需要的数值解。另外，CFD方法不受物理模型和实验模型的限制，省钱省时，有较多的灵活性，能给出详细和完整的数值计算结果，很容易模拟特殊尺寸、高温、有毒、易燃等真实条-件和实验中只能接近而无法达到的理想条件。然而，CFD也存在一定的局限，其数值解法是一种离散近似计算方法，依赖于“物理上合理、数学上适用”，适合于在计算机上进行计算的离散的有限数学模型，且最终结果不能提供任何形式的解析表达式，只能得到有限数量离散点上的数值解，并有一定的计算误差。此外，CFD软件的应用很大程度上依赖于经验和技巧。
CFD方法依赖于系统的流体动力学知识和较深入的数理基础，虽然商用CFD软件减轻了用户在这方面的压力，但是学习和掌握CFD还不是一件容易的事，需要读者在熟悉CFD基本理论的基础上掌握相关软件的模拟功能，在不断地练习和实战中总结经验和技巧。