適讀人群 ：ANSYS流體計算的初學者，初級工程師，本科高年級以及研究生，也適合作為各種培訓教材。
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《CAE分析大繫——ANSYS ICEM CFD工程實例詳解》以計算流體動力學(CFD)的分析流程為主線，全書涉及以下內容：CFD工程應用基礎，包括CFD的基本概念和CFD工程應用一般流程；計算前處理，主要通過實例講解ANSYS ICEM CFD的應用技巧；求解器，包括ANSYS FLUENT各計算模塊應用的實例講解；計算後處理，包括後處理結果處理軟件ANSYS CFD-POST的使用技巧以及ANSYS工程優化模塊Design Explorer的使用。
《CAE分析大繫——ANSYS ICEM CFD工程實例詳解》有配套相關案例模型文件，並專門配備了視頻講解。此外，讀者還可以通過V公眾平臺iCAX與作者進行互動解答問題。
《CAE分析大繫——ANSYS ICEM CFD工程實例詳解》可作為初學者的入門教程，也可作為中高 級使用者的參考資料。本書章節間沒有緊密的聯繫，因此既適合全書閱讀，也適合分章節進行閱讀。

胡坤，博士，就職於西南石油大學機電工程學院，從事石油天然氣裝備研發及教學工作。擁有8年ANSYS CFD軟件應用經驗，曾利用CFD軟件對水力旋流器、臥式螺旋分離器、水力噴砂射孔器和井噴失控災害預測等進行過研究，熟悉ANSYS CFD軟件仿真流程。

李振北，工程師，現為中國機械科學研究總院機械設計及理論專業博士研究生，就職於中石油管道檢測技術有限責任公司，從事油氣管道監測器設計及研發工作。

目錄

第 一部分CFD工程應用基礎

第 1章概述10
1．1什麼是CFD10
1．2CFD發展概況11
1．3CFD工程應用領域12
1．4什麼時候使用CFD軟件13
1．5通用流體計算軟件的利與弊13
1．6本書讀者定位14
1．7本書特點14

第 2章ANSYS CFD軟件簡介16
2．1CFD工程應用一般流程16
2．1．1計算前處理16
2．1．2計算求解器16
2．1．3計算後處理17
2．2ANSYS CFD軟件族簡介17
2．2．1前處理軟件：ICEM CFD17
2．2．2CFD求解器：Fluent18
2．2．3CFD求解器：CFX19
2．2．4後處理模塊：CFD-POST21

第 二部分計算前處理

第3章流體計算域24
3．1計算域模型24
3．1．1內流計算域24
3．1．2外流計算域25
3．1．3混合計算域25
3．2計算域生成方法25
3．2．1直接建模25
3．2．2幾何抽取25
3．3計算域簡化26
3．4多區域計算模型26
3．4．1Interface27
3．4．2Interior27
3．5計算域創建工具ANSYS DesignModeler27
3．5．1Fill 功能28
3．5．2Enclosure 功能29
3．6計算域創建實例29
3．6．1【實例3-1】直接創建計算域29
3．6．2【實例3-2】Fills方式創建計算域模型32
3．6．3【實例3-3】Enclosure方式創建計算域模型34
3．6．4【實例3-4】創建混合計算域35
3．7本章小結37

第4章流體網格38
4．1流體網格基礎概念38
4．1．1網格術語38
4．1．2網格形狀38
4．1．3結構網格與非結構網格39
4．2網格的度量39
4．2．1網格數量39
4．2．2網格質量40
4．3流體網格劃分軟件：ICEM CFD簡介40
4．3．1ICEM CFD主要特點41
4．3．2ICEM CFD中的文件類型41
4．3．3ICEM CFD操作界面41
4．3．4ICEM CFD操作鍵47
4．3．5ICEM CFD的啟動47
4．3．6ICEM CFD網格劃分基本流程48
4．4本章小結49

第5章ICEM CFD幾何操作50
5．1ICEM CFD中的幾何組織形式50
5．2基本幾何創建50
5．2．1點的創建50
5．2．2線的創建52
5．2．3面操作54
5．2．4Body創建55
5．3幾何修補56
5．3．1幾何拓撲構建56
5．3．2幾何檢查57
5．3．3封閉孔洞與去除孔洞58
5．3．4邊匹配58
5．3．5特征檢測58
5．4輔助幾何59
5．5幾何操作實例59
5．5．1【實例5-1】快速流道抽取59
5．5．2【實例5-2】幾何建模62
5．5．3【實例5-3】幾何修補68
5．6本章小結71

第6章ICEM CFD六面體網格劃分72
6．1塊基本概念72
6．1．1塊的層次結構72
6．1．2初始塊的創建72
6．1．3塊的關聯操作75
6．2自頂向下構建塊79
6．2．1常規切分79
6．2．2O型切分80
6．2．3Y型切分87
6．2．4【實例6-1】2D塊切割實例91
6．2．5【實例6-2】3D塊切割實例96
6．3自底向上構建塊98
6．3．1From Vertices/Faces99
6．3．2Extrude Faces100
6．3．3由2D塊形成3D塊101
6．3．4【實例6-3】彈簧網格劃分102
6．4常見分塊策略104
6．5塊變換操作110
6．5．1塊平移110
6．5．2塊旋轉110
6．5．3塊鏡像111
6．5．4塊縮放111
6．5．5周期塊復制111
6．5．6【實例6-4】塊平移操作111
6．5．7【實例6-5】塊旋轉操作115
6．6Edge網格參數設置119
6．6．1參數設置對話框及各參數含義119
6．6．2節點分布律121
6．6．3邊界層網格123
6．6．4【實例6-6】分叉管網格劃分124
6．6．5【實例6-7】外流場邊界層網格127
6．7【實例6-8】排煙風道網格劃分129
6．8本章小結133

第7章ICEM CFD非結構網格劃分134
7．1非結構網格生成134
7．2全局網格參數設置134
7．2．1全局網格尺寸設置135
7．2．2殼網格參數136
7．2．3體網格參數設置139
7．2．4稜柱網格設置139
7．2．5周期網格設置141
7．3Part網格設置141
7．4面網格參數設置143
7．5線網格參數設置144
7．6密度盒144
7．7網格生成145
7．8【實例7-1】分支管非結構網格劃分146
7．9【實例7-2】活塞閥裝配體網格劃分148

第8章ICEM CFD常用技巧151
8．1ICEM CFD快捷鍵151
8．1．1Geometry快捷鍵151
8．1．2Edit Mesh快捷鍵152
8．1．3Blocking快捷鍵153
8．1．4選擇模式快捷鍵154
8．2創建多區域網格156
8．2．1Interface與Interior156
8．2．2【實例8-1】非結構網格多計算域模型156
8．2．3【實例8-2】結構網格多計算域模型160
8．2．4【實例8-3】網格模型組裝162
8．3創建周期網格164
8．3．1指定幾何周期164
8．3．2周期頂點定義165
8．3．3【實例8-4】2D旋轉周期網格165
8．3．4【實例8-5】2D平移周期網格173
8．3．5【實例8-6】3D旋轉周期網格175

第三部分求解器

第9章FLUENT用戶界面180
9．1FLUENT的啟動180
9．1．1啟動方式180
9．1．2FLUENT啟動界面181
9．2軟件界面183
9．2．1Meshing模式界面183
9．2．2Solution模式界面184
9．3FLUENT操作流程191

第 10章FLUENT Meshing模式192
10．1【實例10-1】Tet網格劃分192
10．2【實例10-2】分區混合網格劃分196

第 11章FLUENT前處理基礎199
11．1FLUENT前處理流程199
11．2網格控制200
11．2．1網格縮放200
11．2．2網格檢查201
11．2．3網格顯示201
11．3求解設置中的一些基本概念202
11．3．1壓力基與密度基求解器202
11．3．2穩態與瞬態計算203
11．3．3FLUENT中的壓力205
11．4湍流模型207
11．4．1湍流和層流判斷207
11．4．2湍流求解方法207
11．4．3FLUENT中的湍流模型208
11．4．4y+的基本概念210
11．4．5壁面函數212
11．4．6邊界湍流設置212
11．5邊界條件214
11．5．1邊界條件分類214
11．5．2邊界條件設置215

第 12章FLUENT後處理基礎216
12．1後處理概述216
12．2FLUENT後處理操作216
12．2．1創建特征位置216
12．2．2流場可視化220
12．2．3Graphics and Animations220
12．2．4動畫創建223
12．2．5圖形設置選項225
12．2．6Plot227
12．2．7Reports228

第 13章基本流動問題計算231
13．1【實例13-1】翼型計算(可壓流動)231
13．1．1問題描述231
13．1．2FLUENT前處理設置231
13．1．3結果後處理237
13．2【實例13-2】卡門渦街計算(瞬態計算)239
13．2．1問題描述240
13．2．2FLUENT前處理設置241
13．2．3結果後處理245

第 14章動區域計算模型246
14．1運動區域計算概述246
14．2單運動參考繫模型247
14．2．1SRF模型中的網格模型247
14．2．2在FLUENT中使用SRF模型248
14．2．3SRF模型求解策略250
14．3多運動參考繫模型250
14．3．1多參考繫模型250
14．3．2混合面模型252
14．3．3滑移網格模型253
14．4【實例14-1】離心壓縮機仿真計算(SRF模型)253
14．4．1問題描述253
14．4．2FLUENT前處理設置253
14．4．3後處理分析260
14．5【實例14-2】垂直軸風力機流場計算(MRF)263
14．5．1問題描述263
14．5．2FLUENT前處理設置264
14．5．3後處理分析268
14．6【實例14-3】垂直軸風力機流場計算(滑移網格)270
14．6．1模型描述270
14．6．2UDF定義270
14．6．3FLUENT前處理設置271
14．6．4後處理分析274

第 15章動網格模型276
15．1FLUENT中使用動網格276
15．2網格更新方法276
15．2．1Smoothing276
15．2．2Layering279
15．2．3Remeshing280
15．3運動指定281
15．3．1瞬態Profile281
15．3．2動網格中的UDF283
15．4運動區域定義284
15．4．1靜止部件(Stationary)285
15．4．2剛體(Rigid Body)285
15．4．3變形體(Deforming)285
15．4．4其他類型286
15．5網格預覽286
15．6【實例15-1】齒輪泵仿真287
15．6．1問題描述287
15．6．2FLUENT前處理設置288
15．6．3計算後處理296
15．7【實例15-2】利用6DOF計算船舶行駛情況296
15．7．1問題描述297
15．7．2FLUENT前處理設置297
15．7．3計算後處理305
15．8【實例15-3】止回閥流場計算307
15．8．1問題描述307
15．8．2FLUENT前處理設置308
15．8．3計算後處理312

第 16章多相流模型313
16．1多相流概述313
16．1．1多相流定義313
16．1．2多相流形態313
16．2FLUENT中的多相流模型314
16．2．1多相流模型的選擇315
16．2．2FLUENT多相流模擬步驟316
16．2．3VOF模型設置317
16．2．4Mixture模型設置318
16．2．5Eulerian模型設置319
16．3【實例16-1】空化現像仿真計算(Mixture模型)320
16．3．1物理現像描述320
16．3．2幾何模型320
16．3．3建立模型並劃分網格321
16．3．4FLUENT前處理設置323
16．3．5後處理分析328
16．4【實例16-2】潰壩模擬(VOF模型)329
16．4．1問題描述330
16．4．2建立模型及劃分網格330
16．4．3FLUENT前處理設置330
16．4．4後處理分析334
16．5【實例16-3】鼓泡塔仿真計算(Eulerian模型)336
16．5．1問題描述336
16．5．2幾何模型336
16．5．3FLUENT前處理設置336
16．5．4後處理分析340

第 17章組分輸運及反應流模型342
17．1FLUENT中的組分輸運及反應流模型342
17．2組分輸運模型前處理343
17．2．1無反應組分輸運模型343
17．2．2有限反應速率模型345
17．3【實例17-1】引擎著火導致氣體擴散345
17．3．1問題描述345
17．3．2FLUENT前處理操作346
17．3．3計算後處理351
17．4【實例17-2】錐形燃燒器燃燒模擬(有限速率模型)353
17．4．1實例簡介353
17．4．2問題描述353
17．4．3FLUENT前處理設置353
17．4．4計算後處理357
17．5【實例17-3】錐形燃燒器燃燒模擬(zimount預混模型)358
17．5．1實例概述358
17．5．2FLUENT前處理設置359
17．5．3計算後處理362

第四部分計算後處理及工程應用

第 18章流體計算後處理366
18．1流體計算後處理概述366
18．2常用的流體計算後處理工具366
18．3CFD-POST計算後處理一般流程366

第 19章CFD-POST應用360
19．1CFD-POST的啟動方式368
19．1．1直接啟動CFD-POST368
19．1．2從Workbench中啟動CFD-POST369
19．1．3從計算軟件中啟動CFD-POST369
19．2CFD-POST軟件工作界面369
19．2．1CFD-POST的菜單項370
19．2．2工具欄按鈕371
19．3CFD-POST後處理功能371
19．3．1創建後處理位置371
19．3．2生成後處理對像378
19．3．3數據操作383
19．3．4其他工具387
19．4【實例19-1】CFD-POST基本操作387
19．5【實例19-2】定量後處理394
19．6【實例19-3】比較多個CASE397
19．7【實例19-4】瞬態後處理399

第 20章CFD-POST高 級功能402
20．1CEL基礎402
20．1．1運算符402
20．1．2常量403
20．1．3標準函數403
20．1．4基本變量404
20．1．5CFD-POST函數405
20．2CCL基礎406
20．2．1CCL基本結構406
20．2．2CCL語法細節407
20．3CFD-POST自動化408
20．3．1報告模板定義409
20．3．2模板操作410
20．3．3【實例20-1】定義後處理模板411

第 21章Design Xplorer優化設計415
21．1數值優化概述415
21．2Design Xplorer概述415
21．3Design Xplorer優化基礎416
21．3．1基本概念416
21．3．2ANSYS Design Xplorer基本設置417
21．3．3目標驅動優化設計420