ANSYS CFX流體動力學模擬案例詳解

目錄

第1章  流體力學與計算流體力學基礎 1

1.1  流體力學基礎 1

1.1.1  基本概念 1

1.1.2  流體流動的分類 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  流體流動的控制方程 7

1.1.6  邊界條件與初始條件 8

1.2  計算流體力學基礎 9

1.2.1  計算流體力學的發展 9

1.2.2  計算流體力學的求解過程 10

1.2.3  數值模擬方法和分類 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  計算流體力學的應用領域 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 18

第2章  CFX軟件簡介 19

2.1  CFX的軟件結構 19

2.1.1  啟動CFX 20

2.1.2  前處理器 21

2.1.3  求解管理器 22

2.1.4  後處理器 23

2.2  CFX的文件類型 24

2.3  本章小結 25

第3章  創建幾何模型 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  進入草圖模式 27

3.3.2  創建草圖 28

3.4  創建3D幾何體 28

3.4.1  拉伸 29

3.4.2  旋轉 29

3.4.3  掃掠 29

3.5  導入外部CAD文件 30

3.6  創建幾何體的實例操作 31

3.7  本章小結 33

第4章  生成網格 34

4.1  網格生成概述 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  創建幾何模型 38

4.3.2  導入幾何文件 41

4.3.3  生成網格 41

4.3.4  生成塊 46

4.3.5  編輯網格 50

4.3.6  輸出網格 57

4.4  ANSYS ICEM CFD實例分析 58

4.4.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 58

4.4.2  導入幾何模型 58

4.4.3  建立模型 59

4.4.4  生成網格 61

4.4.5  編輯網格 62

4.4.6  輸出網格 63

4.5  本章小結 63

第5章  CFX前處理 64

5.1  新建工程項目與網格導入 64

5.1.1  新建工程項目 64

5.1.2  導入網格 65

5.1.3  保存項目 66

5.2  設置計算域 66

5.2.1  Basic Settings（基本設置）選項卡 67

5.2.2  Fluid Models（流體模型）選項卡 68

5.2.3  Initialization（初始化）選項卡 70

5.2.4  Fluid Specific Models（特定流體模型）選項卡 70

5.2.5  Fluid Pairs Models（流體對模型）選項卡 70

5.2.6  Porosity Settings（多孔介質設置）選項卡 71

5.3  設置邊界條件 72

5.3.1  邊界條件的創建 72

5.3.2  邊界條件的類型 72

5.4  設置初始條件 75

5.5  設置求解器 76

5.5.1  Basic Settings（基本設置）選項卡 76

5.5.2  Equation Class Settings（方程分類設置）選項卡 77

5.5.3  Advanced Options（高級設置）

選項卡 77

5.6  輸出文件和設置監控 77

5.7  本章小結 78

第6章  CFX數值求解 79

6.1  啟動求解管理器 79

6.2  工作界面 81

6.3  求解文件輸出 82

6.4  本章小結 83

第7章  CFX後處理 84

7.1  啟動後處理器 84

7.2  工作界面 85

7.3  創建位置 86

7.3.1  Point（生成點） 87

7.3.2  Point Cloud（點雲） 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（區域值面） 93

7.3.8  Vortex Core Region（型芯區域） 94

7.3.9  Surface of Revolution（旋轉面） 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  創建對象 97

7.4.1  創建Vector（矢量）對象 98

7.4.2  創建Contour（雲圖）對象 99

7.4.3  創建Streamline（流線）對象 100

7.4.4  創建Particle Track（粒子軌跡）對象 101

7.4.5  創建Volume Rendering（體繪制）對象 102

7.4.6  創建Text（文本）對象 102

7.4.7  其他創建對象 103

7.5  創建數據 105

7.5.1  Variables（變量） 105

7.5.2  Expressions（表達式） 105

7.6  本章小結 106

第8章  穩態和非穩態模擬實例 107

8.1  噴射混合管內的穩態流動 107

8.1.1  案例介紹 107

8.1.2  啟動CFX並建立分析項目 108

8.1.3  導入網格 108

8.1.4  設置隨溫度變化的物質參數 108

8.1.5  修改物質屬性 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  計算求解 116

8.1.10  結果後處理 118

8.2  煙囪非穩態流動 120

8.2.1  案例介紹 120

8.2.2  啟動CFX並建立分析項目 121

8.2.3  導入網格 121

8.2.4  設置隨溫度變化的物質參數 121

8.2.5  設置分析類型 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  計算求解 129

8.2.11  結果後處理 130

8.3  本章小結 132

第9章  內部流動分析實例 133

9.1  圓管內氣體的流動 133

9.1.1  案例介紹 133

9.1.2  啟動CFX並建立分析項目 133

9.1.3  導入網格 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  計算求解 137

9.1.8  結果後處理 139

9.2  靜態混合器內水的流動 141

9.2.1  案例介紹 141

9.2.2  啟動CFX並建立分析項目 141

9.2.3  導入網格 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  計算求解 146

9.2.8  結果後處理 147

9.3  本章小結 151

第10章  外部流動分析實例 152

10.1  鈍體繞流 152

10.1.1  案例介紹 152

10.1.2  啟動CFX並建立分析項目 153

10.1.3  導入網格 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  計算求解 159

10.1.8  結果後處理 161

10.2  機翼超音速流動 166

10.2.1  案例介紹 166

10.2.2  啟動CFX並建立分析項目 166

10.2.3  導入網格 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  計算求解 173

10.2.8  結果後處理 175

10.3  本章小結 176

第11章  多相流分析實例 177

11.1  自由錶面流動 177

11.1.1  案例介紹 177

11.1.2  啟動CFX並建立分析項目 178

11.1.3  導入網格 178

11.1.4  導入表達式 178

11.1.5  邊界條件 179

11.1.6  初始條件 184

11.1.7  自適應網格設置 185

11.1.8  求解控制 185

11.1.9  計算求解 186

11.1.10  結果後處理 187

11.2  混合容器內多相流動 191

11.2.1  案例介紹 191

11.2.2  啟動CFX並建立分析項目 191

11.2.3  導入網格 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  計算求解 207

11.2.8  結果後處理 208

11.3  本章小結 211

第12章  空調通風和傳熱流動分析實例 212

12.1  空調通風 212

12.1.1  案例介紹 212

12.1.2  啟動CFX並建立分析項目 213

12.1.3  導入網格 213

12.1.4  導入CCL文件 214

12.1.5  編譯Fortune子程序 214

12.1.6  設置CEL程序 215

12.1.7  設置分析類型 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  計算求解 221

12.1.13  結果後處理 222

12.2  傳熱流動分析 225

12.2.1  案例介紹 225

12.2.2  啟動CFX並建立分析項目 225

12.2.3  導入網格 225

12.2.4  編輯物質屬性 226

12.2.5  邊界條件 227

12.2.6  求解控制 233

12.2.7  計算求解 233

12.2.8  結果後處理 235

12.3  本章小結 237

第13章  多孔介質和氣固兩相分析實例 238

13.1  催化轉換器內多孔介質流動 238

13.1.1  案例介紹 239

13.1.2  啟動CFX並建立分析項目 239

13.1.3  導入CCL文件 239

13.1.4  導入網格 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  離散化設置 249

13.1.9  計算求解 250

13.1.10  結果後處理 251

13.2  氣升式反應器內氣固兩相流動 255

13.2.1  案例介紹 255

13.2.2  啟動CFX並建立分析項目 256

13.2.3  導入網格 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  計算求解 266

13.2.8  結果後處理 267

13.3  本章小結 269

第14章  化學反應分析實例 270

14.1  室內甲烷燃燒模擬 270

14.1.1  案例介紹 270

14.1.2  啟動CFX並建立分析項目 270

14.1.3  導入網格 271

14.1.4  反應混合物屬性 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  計算求解 278

14.1.9  結果後處理 280

14.2  煤粉燃燒 284

14.2.1  案例介紹 284

14.2.2  啟動CFX並建立分析項目 284

14.2.3  導入網格 284

14.2.4  導入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  計算求解 296

14.2.9  結果後處理 297

14.3  旋轉爐煤粉燃燒 299

14.3.1  項目導入 299

14.3.2  修改邊界條件 299

14.3.3  計算求解 300

14.3.4  結果後處理 300

14.4  旋轉爐煤粉燃燒生成NO模擬 301

14.4.1  項目導入 301

14.4.2  修改邊界條件 302

14.4.3  計算求解 302

14.4.4  結果後處理 302

14.5  本章小結 303

第15章  動網格分析實例 304

15.1  球閥流動 304

15.1.1  案例介紹 304

15.1.2  啟動CFX並建立分析項目 305

15.1.3  導入網格 305

15.1.4  設置分析類型 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  計算求解 314

15.1.10  結果後處理 315

15.2  浮標運動分析 319

15.2.1  案例介紹 319

15.2.2  啟動CFX並建立分析項目 319

15.2.3  導入網格 320

15.2.4  導入表達式 320

15.2.5  設置分析類型 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  計算求解 330

15.2.11  結果後處理 331

15.3  本章小結 333

第16章  CFX在Workbench中的應用 334

16.1  圓管內氣體的流動 334

16.1.1  案例介紹 334

16.1.2  啟動Workbench並建立分析項目 334

16.1.3  導入幾何體 335

16.1.4  劃分網格 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  計算求解 342

16.1.9  結果後處理 343

16.1.10  保存與退出 345

16.2  三通內氣體的流動 346

16.2.1  案例介紹 346

16.2.2  啟動Workbench並建立分析項目 346

16.2.3  導入幾何體 347

16.2.4  劃分網格 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  計算求解 355

16.2.9  結果後處理 356

16.2.10  保存與退出 358

16.3  本章小結 359

參考文獻 360