●前言
第1章概述1
練習題5
第2章流場數值模擬數學模型及定解條件6
2.1可壓縮非定常黏性流數學模型6
2.2不可壓縮非定常黏性流數學模型8
2.3無黏流數學模型9
2.4常用的模型方程9
2.5偏微分方程的數學性質及其與流體運動的關繫10
2.5.1擬線性偏微分方程組的分類方法10
2.5.2偏微分方程組分類的通用方法13
2.5.3流體力學控制方程類型分析14
2.6流體力學問題的定解條件18
練習題20
第3章有限差分近似及其數學性質21
3.1差分格式和精度分析21
3.1.1一階偏導數差分格式22
3.1.2二階偏導數差分格式24
3.1.3差分方程25
3.2差分方程的數學性質27
練習題36
第4章模型方程的常用差分格式37
4.1對流方程差分格式37
4.2擴散方程差分格式39
4.3對流{擴散方程差分格式40？
4.4計算實例——兩平行平板間非定常流41
4.5多維問題的幾種常用差分格式44
練習題49
第5章不可壓縮流場的數值計算50
5.1不可壓縮流場計算的流函數渦量法50
5.1.1不可壓縮無黏流場計算的流函數渦量法50
5.1.2計算實例——內置方形體的突然擴張通道流57
5.1.3不可壓縮黏性流場計算的流函數渦量法59
5.1.4計算實例——平板驅動方腔內流場計算62
5.2不可壓縮黏性流求解的原始變量法64
5.2.1不可壓縮流基本方程分析64
5.2.2人工壓縮性方法65
5.2.3壓力修正方法67
5.2.4邊界條件70
練習題71
第6章可壓縮流場的數值計算72
6.1MacCormack格式72
6.1.1對流模型方程的MacCormack格式72
6.1.2一維歐拉方程的MacCormack格式74
6.1.3多維歐拉方程的MacCormack格式75
6.2多步龍格{庫塔格式76
6.2.1一維歐拉方程的四步龍格{庫塔格式76
6.2.2二維歐拉方程的四步龍格{庫塔格式78
6.3矢通量分裂差分格式78
6.3.1一維歐拉方程逆風差分78
6.3.2二維歐拉方程逆風差分81
6.4TVD格式和總變差82
6.4.1總變差及其衰減83
6.4.2TVD格式84
6.5隱式時間離散86
6.6可壓縮黏性流的差分計算88
6.7計算舉例——超音速平板流的數值計算89
練習題92
第7章流場網格生成93
7.1貼體坐標93
7.2坐標轉換關繫95
7.2.1一維坐標轉換96
7.2.2二維和三維坐標轉換96？
7.2.3任意曲線坐標繫下的基本方程97
7.3網格生成98
7.3.1代數生成方法99
7.3.2微分方程生成方法101
7.3.3壁面處網格正交性分析105
7.3.4自適應網格簡介106
7.3.5計算網格生成實例——卡門翼型繞流計算網格109
練習題111
第8章三維紊流平均流的有限差分計算112
8.1紊流流動計算方法分類112
8.2三維紊流平均流N-S方程113
8.3紊流模型方程114
8.3.1Baldwin-Lomax模型的雙層代數紊流模型115
8.3.2k-*方程紊流模型115
8.4控制方程的空間離散116
8.5人工黏性117
8.6控制方程的時間離散119
8.7加速技術119
8.7.1局部時間步長119
8.7.2隱式殘值光順120
練習題121
第9章流場計算多重網格加速方法122
9.1迭代法的誤差衰減122
9.2多重網格法的計算過程124
9.3非定常N-S方程多重網格法計算過程129
練習題130
第10章Fluent軟件基礎知識與基本操作131
10.1軟件概述131
10.1.1軟件構成131
10.1.2適用範圍131
10.2啟動方法132
10.3用戶界面136
10.3.1圖形用戶界面136
10.3.2文字用戶界面139
10.4文件讀入與輸出141
10.4.1讀入網格文件141
10.4.2讀寫算例和數據文件143
10.4.3創建與讀取日志文件144
10.4.4讀寫邊界函數分布文件146
10.4.5讀寫邊界條件148
10.4.6保存圖像文件148
10.4.7導出數據149
10.5單位設置150
10.5.1單位150
10.5.2網格數據單位151
10.5.3Fluent內部單位制151
10.5.4調整數據單位151
10.6計算策略152
10.6.1制訂計劃152
10.6.2計算步驟153
10.7計算方法154
10.8物性參數156
10.8.1物性參數設定界面156
10.8.2密度設置159
10.8.3黏性162
10.8.4熱傳導繫數165
10.8.5熱容167
10.8.6操作壓強168
10.9邊界條件169
10.9.1邊界條件概述170
10.9.2進口邊界173
10.9.3出口邊界181
10.9.4其他常用邊界185
10.9.5體積區域條件195
10.10湍流模型197
10.10.1湍流模型簡介197
10.10.2Spalart-Allmaras模型198
10.10.3k-*湍流模型199
10.10.4k-w湍流模型200
10.10.5雷諾應力模型(RSM)201
10.10.6近壁面流動處理201
10.10.7湍流模擬近壁處網格劃分規則205
10.11小結206
第11章網格生成軟件介紹與基本操作207
11.1網格基本知識207
11.1.1網格劃分的幾何要素207
11.1.2網格形狀與拓撲結構208
11.2Gambit軟件210
11.2.1軟件介紹與功能210
11.2.2用戶界面211
11.2.3基本操作212
11.2.4命令功能介紹212
11.2.5二維軸對稱噴嘴自由射流計算網格213
11.2.6二維平面葉柵計算網格生成224
11.2.7三維葉片計算網格生成235
11.3Icem軟件240
11.3.1軟件介紹與功能240
11.3.2軟件操作界面241
11.3.3基本操作245
11.3.4網格生成流程246
11.3.5非結構網格生成方法246
11.3.6二維結構網格生成方法256
11.3.7三維結構網格生成方法267
11.4小結270
第12章流場計算實例271
12.1拉瓦爾噴管流場271
12.1.1問題描述271
12.1.2計算設置272
12.1.3計算結果輸出與顯示281
12.2進氣道流場284
12.2.1問題描述284
12.2.2計算設置284
12.2.3計算結果輸出與顯示290
12.3二維平面葉柵流場計算293
12.3.1問題描述293
12.3.2計算設置293
12.3.3計算結果輸出與顯示300
12.4三維葉柵流場計算303
12.4.1問題描述303
12.4.2計算設置304
12.4.3計算結果輸出與顯示311
12.5燃燒及化學反應計算314
12.5.1問題描述314
12.5.2計算設置315？
12.5.3計算結果輸出與顯示327
12.6小結330
第13章計算結果後處理方法331
13.1Tecplot軟件331
13.1.1軟件介紹與功能331
13.1.2用戶界面331
13.1.3基本操作331
13.2二維流場處理338
13.3三維流場處理348
13.4小結361
參考文獻362

本教材分兩部分，第一部介紹計算流體力學基礎知識；第二部分介紹流場計算軟件應用實例。通過第一部分學習掌握流場計算基本概念、基本方法，為流場計算軟件學習提供理論支持；通過第二部分學習，掌握流場計算軟使用方法，培養應用能力。第一部分主要包括以下內容：1）流場計算的基本概念；3）模型流場及可壓、不可壓流場計算方法；3）網格生成方法；4）多重網格法加速技術。第二部分主要包括以下內容：1）Fluent軟件基礎知識與基本操作；2）網格生成軟件介紹與基本操作；3）流場計算實例；4）計算結果後處理。