ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:459

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出版时间:2009-1

价格:69.00元

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isbn号码:9787111256977

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计算流体力学（CFD）应用实践指南：从基础理论到前沿工程案例 本书聚焦于现代工程分析领域中至关重要的计算流体力学（CFD）技术，旨在为工程技术人员、研究学者以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且高度实用的学习路径。本书内容完全围绕CFD方法论的构建、求解器的选择与调优，以及复杂工程问题的实际建模与后处理展开，不涉及任何特定软件版本或特定模块的详细操作手册内容。 第一部分：CFD方法论的坚实基础 本书的第一部分致力于构建学习者坚实的理论基础，确保读者不仅能够“使用”工具，更能“理解”工具背后的物理和数学原理。 1. 流体力学基础回顾与CFD的起源： 本章首先对连续介质力学（特别是牛顿流体和不可压缩流体）进行回顾，重点梳理了Navier-Stokes（N-S）方程组的物理意义、张量表示及其在不同坐标系下的形式。随后，深入探讨了湍流模型的必要性，区分了层流与湍流的本质区别，并详细阐述了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的推导过程，为后续的数值模拟打下基础。 2. 离散化技术的演进与比较： 这是CFD数值求解的核心。本章详细介绍了三种主流的离散化方法：有限差分法（FDM）、有限体积法（FVM）和有限元法（FEM）。重点对比了它们在处理对流项、扩散项时的优缺点，特别是FVM在动量守恒方面的天然优势。讨论了对流项离散化中迎风格式（Upwind Schemes）的稳定性和高阶格式（如QUICK、MUSCL）的精度与色散误差之间的权衡。 3. 压力-速度耦合算法的精妙： 对于不可压缩流动的求解，压力与速度场之间的耦合是关键难点。本章深入剖析了求解此类问题的经典算法，包括SIMPLE、PISO和SIMPLIC算法的迭代逻辑、收敛机制以及它们在不同网格划分下的适用性。详细解释了压力修正方程的推导过程，以及如何通过迭代过程消除非物理的压力-速度耦合效应。 4. 湍流模型的深度剖析： 湍流是工程CFD中最具挑战性的部分。本书系统梳理了主流的湍流模型体系。从零方程模型（如代数模型）开始，过渡到一方程模型（如 Spalart-Allmaras 模型）和两方程模型（如 $k-epsilon$ 模型和 $k-omega$ 模型）。对于 $k-omega$ SST（Shear Stress Transport）模型，本书进行了专门的深入分析，探讨其如何在近壁面处理低雷诺数流动和在自由剪切区保持高精度。此外，还简要介绍了大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）的基本思想和应用场景。 第二部分：网格划分与预处理的艺术 网格是CFD分析的“骨架”。本部分强调网格质量对求解结果的决定性影响，并教授如何针对不同几何复杂度和物理需求进行高效的网格划分策略。 1. 几何模型的准备与简化： 讨论了从CAD模型到CFD域的转化过程，强调了在不影响物理结果的前提下，如何进行几何清理、去除不必要的特征（如小倒角、细小圆孔）以简化网格生成难度和计算量。介绍了特征尺寸与网格密度的关系。 2. 结构化与非结构化网格的决策： 详细对比了结构化网格（适用于规则几何）和非结构化网格（适用于复杂几何）的生成方法、数据存储结构和计算效率。重点讲解了混合网格（Hybrid Meshes）在处理边界层和复杂内部流动区域时的优势。 3. 边界层处理与$y^+$值的控制： 边界层网格的划分是精确模拟壁面剪切应力和传热的关键。本章详细阐述了壁面函数（Wall Functions）的物理假设与局限性，以及如何通过确定性的第一层网格高度（$y^+$）来选择合适的湍流模型近壁面处理策略（完全湍流、缓冲层处理、或低雷诺数处理）。 第三部分：高级工程流动问题的数值模拟策略 本部分将理论与实践结合，指导读者如何将前述方法论应用于解决实际工程中的复杂问题。 1. 传热与辐射的耦合分析： 讨论了在流动分析中引入能量方程的重要性。详细分析了对流换热、导热和辐射换热的数值处理方法。重点讲解了如何使用特定的辐射模型（如离散坐标模型（DOM）或$P_N$模型）来模拟高温或强辐射环境下的能量传递过程，这在燃烧和电子设备散热分析中尤为关键。 2. 多相流：欧拉-欧拉与欧拉-拉格朗日方法： 系统介绍了描述含有两种或多种相流体的数值方法。详述了欧拉-欧拉（Euler-Euler）模型中，不同相体积分数（Volume Fraction）的输运方程求解，及其在气-液、气-固多相流中的应用。对于涉及稀疏颗粒相的流动，则侧重讲解欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）方法中，如何计算曳力、升力及其他动量交换项。 3. 动网格技术与流固耦合（FSI）的挑战： 探讨了当计算域边界随时间变化时的数值处理技术，如重映射（Remeshing）和网格变形（Deformation）。在此基础上，本书引入了流固耦合（FSI）的概念，区分了单向耦合（流体影响结构，但结构不反作用于流体）和双向耦合的求解框架，着重于迭代策略和数据传递的稳定性问题。 4. 非定常流动分析的时域处理： 针对涡旋脱落、射流脉动等瞬态现象，本书详细讲解了时间离散化的选择（如后向时间积分、Crank-Nicolson格式），以及在非定常模拟中如何选择合适的最小时间步长以保证物理准确性和计算效率之间的平衡。 第四部分：结果的验证、确认与不确定性量化（V&V） 本书的最后一部分强调了CFD分析的科学严谨性。 1. 网格收敛性研究： 系统介绍了网格收敛指数（GCI）的计算方法，指导读者如何量化地判断当前网格密度是否足以准确捕获关键物理现象，避免过度依赖视觉判断。 2. 结果的物理合理性检验： 讨论了如何利用无量纲数（如雷诺数、马赫数、努赛尔特数）与其他实验数据或经验公式进行对比，以快速评估数值结果的有效性。 3. 不确定性量化（UQ）的初步介绍： 简要介绍了在输入参数（如材料属性、边界条件）存在不确定性时，如何通过多次模拟或敏感性分析来量化最终结果的可能误差范围，从而提高工程决策的可靠性。 本书的结构设计旨在让读者从掌握CFD的底层数学原理出发，逐步深入到复杂工程问题的建模与求解，最终具备独立进行高可靠性CFD分析的能力，强调对数值方法和物理模型的深刻理解，而非对特定软件界面的依赖。

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在我接触《ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程》之前，我对流体仿真的理解，更多地停留在理论层面，对于如何将这些理论应用于实际的工程问题，心中总是有些模糊。尤其是在使用ANSYS Fluent和FLOTRAN这类专业软件时，面对琳琅满目的选项和参数，常常感到无从下手，即使勉强操作，也难以得到令人信服的结果。这本书的出现，彻底改变了我的这种状况。它以一种极其贴近实际应用的方式，将抽象的流体动力学理论，具象化为一系列可操作的工程案例。从简单的二维流动问题，到复杂的工业设备内部流动，书中几乎涵盖了我们日常工作中可能遇到的各种挑战。我尤其欣赏书中对每一个案例的细致拆解，从几何建模、网格划分，到边界条件设置、物理模型选择，再到求解参数配置、结果后处理，作者都一一进行了详尽的讲解，并且每一步都配有直观的截图，让我能够轻松跟随。更重要的是，书中不仅仅是教你如何“操作”，而是教你如何“思考”。作者在讲解过程中，常常会穿插一些关于流体力学原理的简要回顾，以及对不同参数设置对仿真结果影响的深入分析，这让我能够真正理解“为什么”这样做，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。我正在着手进行一个关于汽车发动机进气道优化的项目，书中关于复杂几何体的网格划分和湍流模型选择的案例，给了我非常大的启发。我相信，通过这本书的学习，我将能够更自信、更有效地运用ANSYS Fluent和FLOTRAN来解决实际工程问题，从而提升产品的性能和竞争力，并且为我个人的职业发展打下坚实的基础。

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我深知在当今竞争激烈的工程领域，掌握先进的仿真技术是保持技术领先的关键。作为一名从事风力发电机设计的工程师，我经常需要对叶片的气动性能进行详细的分析。《ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程》的到来，正好契合了我的需求。这本书以其详实的案例和清晰的讲解，为我提供了一个绝佳的学习平台。我尤其赞赏书中对复杂流体现象的模拟，比如湍流模型在叶片绕流中的应用，以及如何处理叶片表面的附着与分离。书中提供的案例，从基础的二维翼型绕流，到三维复杂构型的叶片流动，覆盖了风力发电机设计中可能遇到的各种工况。作者在讲解过程中，不仅仅是机械地罗列操作步骤，而是深入分析了各个步骤背后的物理原理，以及不同参数设置对仿真结果的影响。这一点对于我理解和掌握流体动力学仿真至关重要。我非常喜欢书中关于模型准备和网格划分的详细指导，这部分内容对于保证仿真结果的准确性至关重要，而书中提供的多种网格生成策略和优化技巧，让我能够更加有效地处理复杂的叶片几何模型。此外，书中关于结果后处理和数据分析的讲解，也让我受益匪浅。它不仅仅教我们如何生成精美的云图，更重要的是，教我们如何从这些数据中提取有价值的信息，如何进行可靠性评估，以及如何根据仿真结果来指导设计优化。我已经开始将书中关于三维叶片气动仿真的案例，应用到我们正在开发的下一代风力发电机叶片设计中。我相信，这本书将成为我工作中的重要参考，极大地提升我的分析能力和设计水平，帮助我开发出更高效、更可靠的风力发电机。

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对于我这样一个在化工行业摸爬滚打多年的老兵来说，流体动力学分析一直是工作中不可或缺的一部分，尤其是在反应器设计、管道输送、分离过程等方面，对流体行为的精确模拟至关重要。然而，随着技术的发展，传统的经验法则已经越来越难以满足日益复杂的工程需求，而ANSYS Fluent和FLOTRAN这样的专业仿真软件，无疑成为了我们攻坚克难的利器。《ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程》的到来，如同一场及时的甘霖，滋润了我对流体仿真技术渴望的心田。书中详实的案例内容，覆盖了从基础的单相流到多相流、从层流到湍流，再到涉及传热和化学反应等复杂场景，让我能够系统地学习和掌握不同工况下的仿真策略。我尤其欣赏书中对于不同物理模型的选择和参数设置的讲解，这一点对于确保仿真结果的准确性和可靠性至关重要。作者通过大量的实例，清晰地展示了如何根据具体的工程问题，合理地选择湍流模型、传热模型、多相流模型等，并且细致地阐述了各个关键参数的含义及其对仿真结果的影响。这对于我这样需要处理各种复杂化学反应和物料输送的工程师来说，提供了极大的帮助。书中生动形象的图示和清晰的操作步骤，极大地降低了学习曲线，让我能够更快地将理论知识转化为实际操作能力。我已经开始尝试书中关于多相流反应器模拟的案例，并将其应用到我当前负责的一个新催化剂反应器设计项目中。我相信，这本书不仅能够帮助我更好地理解和掌握ANSYS Fluent和FLOTRAN的使用，更能够为我提供解决实际工程问题的思路和方法，从而提升我的工作效率和设计水平，最终为公司带来更大的价值。

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说实话，在拿到《ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程》之前，我对流体分析软件的掌握程度，可以用“一知半解”来形容。虽然在学校里接触过相关的理论课程，但当真正面对复杂的工程问题时，往往感到力不从心，尤其是在软件操作层面，常常因为一个小小的设置错误而导致仿真结果的偏差，甚至完全无法得到有效结果。这本书的出现，就像在我黑暗的道路上点亮了一盏明灯。它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，用最直观、最易懂的方式，为我揭示了ANSYS Fluent和FLOTRAN这两个强大工具的奥秘。书中的案例设计非常巧妙，紧密结合了实际工程应用，从简单的管道流动到复杂的车辆外部气流组织，每一个案例都像一个精心设计的实验，让我能够亲手操作，体验流体仿真的全过程。作者在讲解过程中，非常注重细节，每一个菜单选项、每一个参数的意义，都进行了详细的解释，并且常常会穿插一些“经验之谈”，比如在进行网格划分时，需要注意哪些关键区域的加密，在选择求解器时，如何权衡计算精度和效率。这些宝贵的经验，是仅凭官方文档很难获得的。我尤其喜欢书中关于如何解读仿真结果的部分，它不仅仅教我们如何生成漂亮的云图，更重要的是，教我们如何从这些图中提取有用的信息，如何判断结果的合理性，如何根据仿真结果来优化设计。这本书已经成为我案头必备的参考书，每当我遇到新的流体分析项目，我都会翻开它，寻找灵感和指导。我已经成功地利用书中的方法，优化了公司某个产品的风道设计，显著降低了噪音，获得了客户的高度评价，这让我对流体仿真充满了信心，也对这本书充满了感激。

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这本书的到来，简直就是我多年苦苦寻觅的甘露。作为一名在流体仿真领域摸爬滚打多年的工程师，我深知理论知识的掌握固然重要，但缺乏实践案例的指导，往往让我们在实际问题的面前束手无策。翻开这本书，我立刻被它严谨而又贴近实际的案例所吸引。作者并非简单地罗列枯燥的理论公式，而是巧妙地将ANSYS Fluent和FLOTRAN这两个强大的流体分析工具，融入到一系列真实世界的工程问题中。从基础的层流流动分析，到复杂的湍流、传热、多相流问题，书中几乎涵盖了我们日常工作中可能遇到的绝大多数场景。更让我惊喜的是，每一个案例都进行了详尽的步骤拆解，从模型的前处理、网格划分，到边界条件的设置、求解器的选择，再到后处理的可视化和数据分析，作者都细致入微地加以阐述，仿佛有一位经验丰富的导师站在我身边，一步步指导我完成操作。我尤其欣赏书中关于网格无关性研究和收敛性判定的讲解，这无疑是保证仿真结果可靠性的关键，也是许多初学者容易忽视的环节。通过书中提供的具体操作流程和参数设置，我不仅能够快速掌握软件的使用技巧，更重要的是，我开始理解不同参数设置对仿真结果的影响，学会如何根据实际问题选择最优的分析策略。这本书的语言风格也十分亲切，没有过多晦涩难懂的专业术语，即使是初次接触ANSYS Fluent或FLOTRAN的读者，也能轻松理解。我迫不及待地想将书中的案例应用到我目前正在进行的一个复杂换热器设计项目中，相信这本书一定会成为我解决工程难题的得力助手，极大地提升我的工作效率和仿真能力。

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我之所以会对《ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程》产生浓厚兴趣，并非出于对某个特定版本的执着，而是源于我对流体动力学分析方法的深刻认识以及对高效仿真工具的持续追求。在如今技术日新月异的工程领域，对流体行为的精确预测和理解，是优化设计、降低成本、提升性能的基石。这本书恰恰提供了一个极佳的平台，让我能够通过学习和实践，将理论知识与实际应用紧密结合。书中涵盖的案例广泛而深入，不仅仅停留在基础的演示层面，而是触及到了诸如空气动力学、水力学、热传递等多个关键领域，并且通过ANSYS Fluent和FLOTRAN这样行业内广泛使用的软件工具进行讲解，这无疑大大增强了其指导性和实用性。我特别关注书中对于一些复杂物理模型的处理方法，比如湍流模型的选择与应用，多相流的交互作用，以及燃烧和传热耦合的分析。这些都是在工程实际中经常遇到的挑战，而本书的作者似乎已经为我们预设了许多潜在的难题，并提供了切实可行的解决方案。我欣赏它循序渐进的教学方式，从易到难，让学习者能够逐步建立信心，并且在掌握基本操作之后，能够挑战更复杂的项目。书中的图文并茂，清晰直观的演示，让我仿佛置身于一个虚拟的仿真实验室，每一个步骤都跃然纸上，极易理解和模仿。我期待这本书能帮助我突破现有瓶颈，在解决我所负责的航空发动机叶片流动分析项目中，能够提供更精准、更可靠的数据支持，从而加速产品迭代，提高竞争力。

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对于我们做工业设计和产品研发的人来说，对产品在实际工作环境下的流体行为有精准的预测，是至关重要的，这直接关系到产品的性能、效率，甚至安全性。《ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程》这本书，简直就是一本为我们量身打造的宝典。它不仅仅是一本操作手册，更像是一位经验丰富的导师，带着我们一步步走进流体仿真的世界。书中丰富的案例，从汽车外部气流组织到室内通风设计，再到工业设备的内部流动，几乎涵盖了我们日常工作中可能遇到的各种典型问题。我尤其欣赏书中对复杂几何体的处理方法，以及对网格划分质量的强调。在实际工作中，我们常常需要处理非常复杂的CAD模型，如何高效且准确地将其转化为可供仿真分析的网格，一直是一个挑战。书中提供的多种网格生成策略和优化技巧，让我能够事半功倍，并且深刻理解到高质量网格对仿真结果准确性的重要性。此外，书中关于不同湍流模型选择的对比分析，以及在不同工况下如何权衡精度与计算成本，都给了我极大的启发。我一直在思考如何优化一款新产品的散热设计，使其在保证性能的同时，尽可能地降低噪音。《ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程》中关于风扇叶片流场和噪声仿真的案例，为我提供了非常直接的思路和方法。我相信，这本书将帮助我更深入地理解流体仿真的原理和技巧，并将这些知识有效地应用到我的实际工作中，从而缩短研发周期，提高产品竞争力，并最终为公司带来更大的经济效益。

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一直以来，我都在寻找一本能够真正指导我掌握流体仿真技术的书籍，它需要有扎实的理论基础，但更重要的是，它需要有丰富且贴合实际工程应用的案例。《ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程》恰好满足了我的所有期望。这本书的出版，对于像我这样希望提升流体仿真技能的工程师来说，无疑是一个巨大的福音。我非常欣赏书中对ANSYS Fluent和FLOTRAN这两个软件的综合运用，它不仅仅局限于单一软件的介绍，而是将两者在不同应用场景下的优势和特点进行了有机结合，这为我提供了一个更广阔的视野。书中涵盖的案例，从基础的层流边界层发展，到复杂的空腔射流、多孔介质流动，再到涉及传热的翅片散热器设计，每一个案例都代表了一个真实的工程挑战，并且作者以一种循序渐进的方式，带领读者一步步攻克这些难题。我尤其喜欢书中关于网格质量评估和优化方面的讲解，这一点对于获得可靠的仿真结果至关重要，而往往是初学者容易忽视或者难以掌握的环节。书中提供的具体网格划分策略和检查方法，让我能够更加系统地认识到网格质量对精度的影响，并学会如何进行有效的网格优化。此外，书中对不同物理模型的选择和参数设置的指导，也让我受益匪浅。例如，在进行航空发动机叶片流动分析时，如何选择合适的湍流模型，以及如何设置相应的边界条件，书中都提供了详细的说明和案例。我已经迫不及待地想将书中关于涡轮叶片流动仿真的案例，应用到我目前正在进行的一个项目上，相信这本书将极大地提升我的分析能力和解决问题的效率，为我的工作带来切实的帮助。

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在航天航空领域，对飞行器的气动性能进行精确的模拟和分析，是设计和优化飞行器性能的核心环节。《ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程》的出现，恰好满足了我在这一领域日益增长的学习需求。这本书以其深入浅出的讲解和丰富的案例，为我提供了一个绝佳的平台，让我能够系统地学习和掌握ANSYS Fluent和FLOTRAN在航空航天领域的应用。我特别欣赏书中关于高超声速流动、激波捕捉以及复杂几何体（如飞机机翼、火箭发动机喷管）仿真的案例。这些都是在航空航天工程中至关重要的分析内容，而书中通过详细的步骤和直观的图示，将这些复杂的分析过程变得易于理解和操作。作者在讲解过程中，不仅仅局限于软件层面的操作，而是深入到流体力学和空气动力学的理论基础，让我能够更好地理解仿真结果的物理意义，并能够基于理论知识进行更有效的分析和优化。我尤其受益于书中关于网格自适应和网格收敛性判定的讲解，这对于在航空航天领域获得高精度仿真结果至关重要，而书中提供的具体方法和工具，让我能够更有信心地处理这些问题。目前，我正在负责一个关于新型导弹弹体气动外形的优化设计项目，书中关于复杂构件的气动外形优化和边界层控制的案例，为我提供了非常宝贵的指导。我相信，通过这本书的学习，我将能够更有效地运用ANSYS Fluent和FLOTRAN来解决实际工程问题，并为我国航空航天事业的发展贡献自己的力量。

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在机械工程领域，流体流动和传热分析是设计和优化许多关键设备不可或缺的一部分，例如换热器、泵、阀门等。《ANSYS 11.0/FLOTRAN流场分析实例指导教程》这本书，正好填补了我在这方面知识体系中的重要一环。我一直寻求一本能够系统介绍ANSYS Fluent和FLOTRAN在实际工程问题中应用的教程，并且能够提供详细的操作指导和深入的理论解释。这本书正是如此，它通过一系列精心设计的案例，将复杂的流体仿真过程变得清晰易懂。我特别欣赏书中对于传热分析的详尽阐述，因为在我的工作中，涉及流体流动的同时，往往伴随着复杂的传热过程，如何准确地模拟这些耦合效应，是保证设备性能的关键。书中关于不同传热模型的选择，以及对热边界条件设置的讲解，都为我提供了宝贵的参考。例如，书中关于翅片式散热器传热仿真的案例，让我能够理解如何有效地模拟空气和固体之间的热交换，以及如何通过优化翅片的设计来提高散热效率。此外，书中关于多相流的案例，也为我理解和解决一些涉及液-气或液-液混合的工程问题提供了思路。我一直在困扰一个关于搅拌槽内混合效率的仿真问题，书中关于多相流模型和湍流模型的选择与应用，给了我很大的启发，我相信通过这本书的学习，我将能够更加准确地模拟搅拌过程，并提出更优化的搅拌器设计方案。这本书无疑将成为我进行流体和传热仿真的得力助手，帮助我解决工作中的实际难题，并不断提升我的专业能力。

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