ANSYS CFD疑难问题实例详解

　　本书主要介绍ANSYS ICEM CFD及ANSYS FLUENT。其中，ICEM CFD部分主要包括ICEM CFD基础、几何处理、网格基础、分块网格基础以及非结构网格；FLUENT部分则包含了FLUENT基础、流动问题计算、传热计算、运动部件建模、多相流计算、反应流计算、耦合问题计算等。本书以ANSYS CFD应用过程中可能会遇到的典型问题作为讨论对象。由于不同读者群工程背景的差异，因此在工作中所能碰到的问题存在较大的差异。本书不以特定CFD用户群为对象，而是从软件使用过程中可能会遇到的问题出发，力求成为一部CFD软件使用过程中的工具书，遇到问题可通过本书迅速找到解决办法。

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第一篇　ICEM CFD常见问题解答
第1章　ICEM CFD基础　10
【Q1】 ICEM CFD的基本使用流程　10
【Q2】 ICEM CFD的功能　10
【Q3】 ICEM CFD软件的类型　12
【Q4】 ICEM CFD工作路径设置　13
【Q5】 设置ICEM CFD的背景颜色　14
【Q6】 ICEM CFD多核并行处理设置　14
【Q7】 ICEM CFD中的几何单位设置　14
【Q8】 鼠标中键的替代方案　15
【案例1】ICEM CFD自动网格划分　15
【案例2】ICEM CFD分块六面体网格划分　20
第2章　几何处理　26
【Q1】 ICEM CFD中的几何拓扑　26
【Q2】 构建拓扑后几何线条颜色　26
【Q3】 ICEM CFD中Body的用途　27
【Q4】 ICEM CFD中Part的用途　28
【Q5】 几何点操作　28
【Q6】 几何线操作　31
【Q7】 几何面操作　34
【Q8】 变换几何体　37
【Q9】 如何按函数规律创建点　38
【Q10】 导入点云数据　39
【Q11】 Close Hole与Remove Hole的区别　40
【Q12】 快速构建流体内流域几何　40
【Q13】 快速创建外流域几何　41
【Q14】 ICEM CFD中的布尔运算　41
【Q15】 关于几何永久删除的问题　41
【案例1】几何修复　42
【案例2】几何创建　45
【案例3】外流计算域创建　52
【案例4】内流域创建　54
第3章　网格基础　57
【Q1】 关于网格的5个误区　57
【Q2】 结构网格与非结构网格　59
【Q3】 常用的网格形状　60
【Q4】 选用何种类型的网格　60
【Q5】 边界层网格　61
【Q6】 第一层网格高度　62
【Q7】 ICEM CFD查看网格质量　65
【Q8】 何为网格独立性验证　65
【Q9】“动网格”并非网格　66
【Q10】 周期网格　66
第4章　分块网格基础　67
【Q1】 何为Block　67
【Q2】 Block网格划分中的一些术语　67
【Q3】 将网格转化为Unstructural Mesh　68
【Q4】 如何输出结构网格　68
【Q5】 何为O型切分　68
【Q6】 Y型切分　70
【Q7】 三角形如何进行Y型切分　71
【Q8】 圆角的通用处理方式　71
【Q9】 边界层网格如何实现　73
【Q10】 如何删除O型块　74
【Q11】 3D网格中如何创建2D边界　75
【Q12】 2D分块网格关联时应该注意的问题　75
【Q13】 如何创建多区域分块网格　76
【Q14】 如何自顶向下创建Block 　76
【Q15】 如何自底向上创建Block 　77
【Q16】 如何利用From Vertices创建新的2D块　77
【Q17】 如何利用From Vertices创建新的3D块　79
【Q18】 Extrude Face方式创建3D块　81
【Q19】 2D to 3D创建3D块　82
【Q20】 块变换功能　84
【Q21】 顶点移动　87
【Q22】 关联的本质　90
【Q23】 Index Control的使用　91
【案例1】自底向上2D网格划分　92
【案例2】3D结构中的内部2D几何边界　96
【案例3】多区域分块网格　98
【案例4】旋风分离器分块网格划分　100
【案例5】管壳式换热器周期网格划分　110
第5章　非结构网格　115
【Q1】 使用非结构网格　115
【Q2】 非结构网格生成流程　116
【Q3】 定义网格尺寸　116
【Q4】 全局面网格参数　120
【Q5】 全局体网格参数　122
【Q6】 全局棱柱层网格参数　125
【Q7】 创建内部边界　127
【Q8】 各种面网格生成方法　127
【Q9】 创建多区域非结构网格　128
【Q10】 网格生成后创建的Part 　129
【案例1】3D外流域非结构网格划分　129
【案例2】3D内流域非结构网格划分　134
【案例3】2D非结构网格案例　141
【案例4】棱柱层网格划分　143
【案例5】笛卡儿网格划分　147
第二篇　FLUENT常见问题解答
第6章　FLUENT基础　152
【Q1】 工具　152
【Q2】 FLUENT应用领域分类　152
【Q3】 FLUENT一般流程　153
【Q4】 网格独立性验证　154
【Q5】 时间独立性验证　155
【Q6】 FLUENT界面　155
【Q7】 Fluent模型树节点　156
【案例】FLUENT工作流程　159
第7章　流动问题计算　168
【Q1】 流动问题计算中应考虑的一些问题　168
【Q2】 密度与压缩性　168
【Q3】 牛顿流体与非牛顿流体　170
【Q4】 湍流模型中使用非牛顿黏度模型　173
【Q5】 瞬态与稳态的选择　174
【Q6】 2D计算的一些问题　174
【Q7】 选用湍流还是层流　175
【Q8】 FLUENT中的湍流模型　176
【Q9】 湍流模型的选择　176
【Q10】 压力基求解器与密度基求解器　177
【Q11】 压力基中压力速度耦合算法　179
【Q12】 亚松弛因子的设定　179
【Q13】 Coupled中的Courant数设置　180
【Q14】 初始值设定　180
【Q15】 稳态计算收敛性判断　184
【Q16】 瞬态时间步长的确定　184
【Q17】 瞬态计算的收敛性判断　185
【案例1】不可压缩流动：Tesla阀内流场计算　186
【案例2】可压流动：RAE2822翼型外流场计算　194
【案例3】多孔介质流动计算　202
【案例4】非牛顿流体流动计算　208
第8章　传热计算　213
【Q1】 传热模型　213
【Q2】 壁面热边界　213
【Q3】 FLUENT中的辐射模型　214
【Q4】 辐射模型的选择　215
【Q5】 自然对流模拟的一些问题　216
【案例1】自然对流模拟：同心圆柱　217
【案例2】S2S辐射传热：自然对流　222
【案例3】DO辐射换热：汽车前灯　232
【案例4】太阳辐射换热：建筑物室内热计算　245
第9章　运动部件建模　257
【Q1】 运动部件的模拟方法　257
【Q2】 利用Profile文件定义运动　259
【Q3】 利用UDF定义运动　260
【Q4】 6DOF模型　262
【Q5】 Overset网格　263
【Q6】 运动部件定义　264
【Q7】 动网格方法：Smoothing 　265
【Q8】 动网格方法：Layering 　267
【Q9】 动网格方法：Remeshing 　268
【案例1】6DOF运动：箱体入水计算　270
【案例2】2．5D网格重构：齿轮泵流场计算　282
【案例3】In Cylinder动网格：气缸内气体压缩模拟　292
【案例4】MRF模型：风扇流场计算　299
【案例5】Overset模型：抖动的圆柱体　306
【案例6】6DOF被动运动：转动的水车　312
第10章　多相流计算　321
【Q1】 多相流形态　321
【Q2】 FLUENT中的多相流模型　321
【Q3】 多相流模型的选择　323
【Q4】 FLUENT多相流模拟步骤　324
【Q5】 VOF模型设置　325
【Q6】 混合模型设置　326
【Q7】 欧拉模型设置　327
【Q8】 颗粒流模拟　328
【Q9】 颗粒在流体中的曳力　328
【Q10】 DPM模型设置　331
【Q11】 DPM模型稳态及瞬态计算　333
【Q12】 DPM壁面条件　334
【Q13】 DPM颗粒相与连续相的匹配　335
【案例1】混合模型：空化喷嘴　337
【案例2】VOF模型：水中气泡运动　345
【案例3】凝固/融化模型：管道结冰　353
【案例4】PBM模型：鼓泡反应器　359
【案例5】DPM模型：颗粒负载流动　369
第11章　反应流计算　376
【Q1】 FLUENT中的组分输运及反应流模型　376
【Q2】 无反应组分输运模型　377
【Q3】 有限反应速率模型　379
【案例1】EDM模型：燃烧器　380
【案例2】部分预混燃烧模型：同轴燃烧器　391
【案例3】固体颗粒燃烧：煤燃烧　396
第12章　耦合问题计算　406
【Q1】 流固耦合基础　406
【Q2】 流固耦合计算方法　407
【Q3】 ANSYS Workbench中的流固耦合　408
【案例1】双向流固耦合：簧片阀　410
【案例2】热-结构耦合：T型管热应力计算　423