An Introduction to Solidworks Flow Simulation 2009 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Matsson, John E.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:463.00 元

装帧:

isbn号码:9781585035434

丛书系列:

图书标签:

• SolidWorks Flow Simulation
• CFD
• Fluid Dynamics
• Engineering Simulation
• Mechanical Engineering
• Thermal Analysis
• 2009
• Tutorial
• Software
• Simulation

流体动力学与仿真分析：深入探索工程设计新维度 在当今高速发展的工程技术领域，精准的流体动力学分析已成为产品设计和性能优化的关键环节。从航空航天到汽车工业，从生物医学到能源设备，对流体行为的深入理解和有效模拟，直接关乎着设计的成功与否，以及最终产品的竞争力。这本深入探讨流体动力学仿真分析的书籍，将带领读者进入一个全新的工程设计视野，揭示如何利用先进的仿真工具，将理论知识转化为可行的工程解决方案。 本书并非仅仅局限于某个特定的软件工具，而是致力于传授一套系统性的、可迁移的流体动力学分析思维和方法论。我们关注的是理解流体行为背后的物理原理，掌握建立和求解流体动力学方程组的精髓，并学会如何将这些知识有效地应用于实际工程问题中。通过学习本书，您将能够： 构建扎实的理论基础： 流体性质与行为的透彻理解： 书籍将从最基础的流体静力学和流体动力学概念入手，详细阐述粘性、密度、压力、速度等关键流体参数及其相互关系。我们将深入探讨牛顿流体和非牛顿流体的特性，以及层流和湍流等流体运动状态的判定与影响。读者将学习到纳维-斯托克斯方程组的推导过程，理解其在描述流体运动中的核心作用，并初步接触能量方程等辅助方程，为后续的数值模拟打下坚实基础。 控制体与微分方程的权衡： 理解基于控制体和基于微分方程的两种基本分析方法，是掌握流体动力学分析的关键。本书将详细讲解如何通过选取合适的控制体，运用质量守恒、动量守恒和能量守恒定律来导出宏观的流体行为。同时，我们也会深入探讨微分方程方法，理解它如何描述流体在微观尺度上的连续运动，以及如何与数值离散化方法相结合。 边界条件的重要性与实现： 在任何流体动力学仿真中，精确的边界条件设定都是至关重要的。本书将详细介绍各种常见的边界条件类型，如速度入口、压力出口、壁面边界（无滑移或滑移）、对称边界等，并阐述它们在不同工程场景下的适用性。读者将学会如何根据实际物理情况，为仿真模型准确地定义这些边界条件，从而确保仿真结果的可靠性。 湍流模型选择与应用： 湍流是工程领域中最普遍也是最难精确模拟的流体现象之一。本书将系统介绍多种主流的湍流模型，包括雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方法下的零方程模型、单方程模型（如Spalart-Allmaras模型）和双方程模型（如k-epsilon模型、k-omega模型）。我们将深入分析这些模型的理论基础、适用范围、优缺点以及在不同工程问题中的选择策略，帮助读者理解何时何地使用何种模型才能获得最优的仿真效果。 多相流与传热传质： 许多工程问题涉及不止一种流体介质（如液体与气体），或者伴随着显著的传热传质过程。本书将引入多相流的基本概念，介绍不同相之间相互作用的建模方法，以及相变（如蒸发、冷凝）的模拟策略。同时，我们将深入探讨传热的基本原理，包括传导、对流和辐射，并介绍如何在流体仿真中耦合热分析，求解温度分布、热流密度等关键参数。 掌握先进的仿真技术： 数值离散化方法的解析： 理解有限体积法（FVM）和有限元法（FEM）等数值离散化方法是掌握现代仿真软件的基石。本书将详细讲解这些方法的原理，包括网格划分、方程的离散化（如通量计算、梯度计算）以及求解器的作用。读者将了解不同离散化方案对仿真精度和稳定性的影响，并学会如何评估网格质量和收敛性。 前处理流程的精细化： 仿真分析的第一步是建立一个准确可靠的计算模型。本书将详细指导读者如何进行几何模型的准备，包括清理、修复和简化，以适应流体仿真的需求。我们将重点讲解网格划分的策略，包括结构网格和非结构网格的生成、网格尺寸的优化、局部网格细化以及边界层网格的构建，以确保计算的精度和效率。 求解器配置与参数设置： 仿真求解器的选择和参数配置直接影响仿真的收敛性和结果的准确性。本书将深入介绍各种求解器选项（如压力-速度耦合算法、迭代求解器等），以及时间步长、松弛因子等关键参数的设置技巧。读者将学会如何根据问题的特点，调整求解器设置，加速收敛并避免数值不稳定性。 后处理与结果解读： 仿真完成后，对结果进行有效的可视化和定量分析至关重要。本书将提供一套系统的方法来解读仿真结果，包括速度云图、压力分布图、流线图、矢量图等可视化工具的应用。读者将学习如何提取关键的工程参数，如阻力系数、升力系数、流量、压降、对流换热系数等，并理解这些参数的物理意义和工程应用价值。 仿真验证与不确定性分析： 任何仿真结果都需要经过验证才能被信任。本书将介绍多种验证方法，包括与实验数据或解析解的对比，以及网格收敛性研究。同时，我们也将初步探讨仿真结果的不确定性分析，帮助读者了解仿真模型的局限性，并提高对结果的批判性评估能力。 应用广泛的工程案例分析： 本书的价值不仅在于理论的讲解，更在于将其与实际工程问题相结合。通过一系列精心设计的案例研究，读者将能够： 航空航天领域： 模拟飞机机翼表面的气流分布，分析阻力和升力特性；研究发动机进气道的流场，优化气流均匀性。 汽车工程： 分析汽车外部流场，研究空气动力学性能，降低风阻；模拟发动机冷却系统的水流，优化散热效率；研究汽车内部通风系统，提高驾乘舒适性。 机械工程： 分析泵和风机的流体动力学性能，优化效率；研究阀门和管道的流体流动，评估压降和磨损；模拟冷却塔的水流与空气接触过程，评估传热传质效果。 热能工程： 分析换热器的传热性能，优化设计；模拟燃烧室的火焰传播与热量分布；研究核反应堆的冷却剂流动与热量导出。 生物医学工程： 分析血液在血管中的流动特性，研究动脉瘤的形成与血栓的风险；模拟药物在体内的输运过程；研究人工器官（如人工心脏）的流体动力学性能。 环境工程： 模拟大气污染物扩散模型；分析河流或海洋的污染物输运；研究风力发电机组的空气动力学特性。 面向读者： 本书适用于所有对流体动力学仿真分析感兴趣的工程技术人员、研究人员以及高等院校相关专业的学生。无论您是初次接触流体仿真，还是希望深化对现有仿真工具的理解，本书都能为您提供宝贵的知识和实践指导。它将帮助您从一个“使用者”转变为一个“理解者”和“创造者”，更有效地运用流体动力学仿真工具，解决复杂的工程挑战，驱动创新，并最终提升您的专业能力和职业竞争力。 通过学习本书，您将不仅仅掌握一项工程技能，更重要的是培养一种基于物理原理的、严谨的工程分析思维，为应对未来工程领域不断涌现的新挑战做好充分准备。

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