Fluent技术基础与应用实例

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出版者:清华大学
作者:张凯//王瑞金//王刚
出品人:
页数:303
译者:
出版时间:2010-9
价格:39.00元
装帧:
isbn号码:9787302235255
丛书系列:
图书标签:
  • Fluent
  • 经典
  • 流体力学
  • 教材
  • 工学
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  • 算法
  • 软件开发
  • 技术入门
  • 应用实例
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具体描述

《Fluent技术基础与应用实例(第2版)》基于Fluent 6.3.26版本、Gambit 2.3.16版本和Tecplot 10.0版本。全书共13章,首先详细介绍了Fluent软件及其相关的理论知识,然后通过典型的实例来讲解Fluent在传热、传质及流场等实际工程中的应用方法和技巧,包括运动部件的速度场模拟、UDF和UDS的使用、并行计算的设置、计算区域的绘制和边界条件的定义、Tecplot的数据处理等。每个实例都有详细的说明与详尽的操作步骤,读者只要按照书中的指示与方法操作,即可完成一个具体问题的数值模拟与分析,进而逐步掌握利用Fluent进行流体流动数值模拟的基本方法。《Fluent技术基础与应用实例(第2版)》内容全面,实例丰富,理论与实践相结合,重在应用.适合流体计算相关专业大学生、研究生、科研人员和科技工作者阅读参考。

《Fluent技术基础与实例解析:探索流体力学模拟的奥秘》 在当今科学技术飞速发展的时代,流体力学作为一门基础而又至关重要的学科,在航空航天、汽车工业、生物医学、环境工程等众多领域扮演着不可或缺的角色。理解流体行为的复杂性,并对其进行精确预测和优化,是实现技术突破、提升产品性能的关键。本书旨在为广大读者,特别是工程技术人员、科研工作者以及对流体力学模拟感兴趣的学生,提供一个全面而深入的理论框架与实践指南。 本书内容涵盖了 Fluent软件的核心技术要点,从基础理论到高级应用,力求构建起一套严谨而实用的知识体系。我们首先从流体力学最基本的研究对象——流体入手,详细阐述了流体的基本属性、宏观描述方法以及各种守恒定律,包括质量守恒、动量守恒和能量守恒,并深入探讨了这些定律在各种流动状态下的数学表达形式,如Navier-Stokes方程。读者将在此阶段建立起坚实的理论基础,理解流体行为背后的物理机制。 接着,本书将视角转向流体力学数值模拟这一强大的工具。我们将详细介绍数值模拟的基本原理,包括离散化方法(如有限体积法、有限差分法)、网格生成技术以及各种求解算法。在此过程中,我们将重点介绍Fluent软件的独特优势和工作流程,解析其强大的物理模型库,包括湍流模型(如RANS模型、LES模型、DNS模型)、多相流模型、燃烧模型、传热模型等,并指导读者如何根据具体工程问题选择最合适的物理模型。 网格生成是数值模拟的关键步骤之一,直接影响计算的准确性和效率。本书将深入讲解网格生成策略,从结构网格到非结构网格,再到混合网格,并详细介绍Fluent软件中多种网格生成工具的使用技巧,包括几何清理、网格划分、网格质量检查和网格优化。我们将通过具体的实例,演示如何针对复杂几何体生成高质量的计算网格,确保模拟结果的可靠性。 在求解器设置方面,本书将系统性地介绍Fluent软件的各项关键参数设置,包括边界条件的选择与施加、求解方法的选择、收敛判据的设定等。我们将详细解释不同边界条件(如速度入口、压力出口、壁面边界等)的物理意义和适用场景,并指导读者如何根据实际工程需求精确设置这些参数。同时,我们还将探讨迭代求解过程中的收敛性问题,并提供有效的诊断和解决策略。 本书的另一大亮点在于其丰富的应用实例。我们精选了多个涵盖不同工程领域的典型案例,并深入剖析了Fluent软件在这些案例中的应用过程。这些实例涵盖: 航空航天领域: 例如,通过Fluent模拟飞机机翼表面的气流分布,分析翼型升力系数和阻力系数,优化翼型设计以提高飞行效率;模拟火箭发动机的燃烧室流动和热管理,评估燃烧稳定性,优化喷嘴设计。 汽车工业: 例如,模拟汽车车身的气动性能,分析空气动力学阻力,优化车身造型以降低油耗;模拟发动机冷却系统的散热过程,评估散热器效率,确保发动机在最佳温度下运行;模拟车内空调系统的气流组织,优化风道设计,提升驾乘舒适性。 能源与化工: 例如,模拟管道内的多相流,如油水混合物输送,研究相间传质传热;模拟反应器内的化学反应和传热过程,优化反应条件,提高产率;模拟换热器的传热性能,优化设计以提高能源利用效率。 生物医学工程: 例如,模拟血液在血管内的流动,分析血栓形成的风险,辅助疾病诊断和治疗方案制定;模拟药物在体内的扩散和分布,优化药物输送系统;模拟呼吸系统内的气体交换过程,研究呼吸道疾病的发病机制。 环境工程: 例如,模拟大气污染物在城市区域的扩散过程,评估污染源对环境的影响,为环境保护决策提供依据;模拟河流、湖泊中的水流运动和污染物输送,研究水体自净能力,评估水污染治理效果。 在每一个实例中,本书都将详细介绍问题的提出、物理模型的选择、网格的生成、参数的设置、求解过程以及结果的分析与验证。我们将重点指导读者如何从模拟结果中提取有价值的信息,并将其应用于实际的工程设计和问题解决中。此外,本书还将探讨一些高级应用,例如用户自定义函数(UDF)的应用,通过编写UDF实现Fluent软件本身不包含的特殊物理模型或边界条件,极大地扩展了Fluent的应用范围。 本书不仅注重理论的深度,更强调实践的可操作性。每章都配有图文并茂的指导说明,力求让读者能够轻松上手,并通过实践加深对理论知识的理解。我们鼓励读者在学习过程中积极动手实践,对照书中的实例进行操作,并尝试解决自己遇到的实际工程问题。 《Fluent技术基础与实例解析:探索流体力学模拟的奥秘》是一本集理论、工具和应用为一体的综合性著作。我们相信,通过对本书内容的学习和实践,读者将能够熟练掌握Fluent软件的使用技巧,深入理解流体力学数值模拟的精髓,并将这些知识和技能有效地应用于各自的工程实践和科研探索中,为解决复杂的工程挑战、推动技术进步贡献力量。

作者简介

目录信息

第1章 Fluent概述 1.1 Fluent的工程应用背景 1.2 软件包相关知识 1.2.1 Fluent软件的组成 1.2.2 各软件之间的协同关系 1.3 Fluent软件包的安装及其运行 1.3.1 Fluent软件包的安装 1.3.2 Fluent软件包的运行 1.4 Fluent简单应用实例 1.4.1 实例简介 1.4.2 实例分析 1.4.3 实例操作步骤第2章 流体力学基础知识 2.1 流体力学基本方程及边界条件 2.1.1 流体力学基本方程组 2.1.2 初始条件和边界条件 2.2 流体力学基本概念 2.2.1 流体运动的分类 2.2.2 描写流体运动的两种方法——拉格朗日方法和欧拉方法 2.3 粘性不可压缩流体运动 2.3.1 基本概念 2.3.2 边界层 2.3.3 层流 2.3.4 湍流 2.4 如何解决力学问题第3章 流体力学数值模拟基础 3.1 数值模拟方法和分类 3.2 基于FVM的流体力学方程离散方法 3.3 FVM的求解方法 3.4 有限体积法的基本思想 3.5 粘性不可压方程组的解法 3.5.1 压力、速度的耦合处理 3.5.2 压力校正算法 3.5.3 SIMPLE系列算法 3.5.4 交错和非交错网格第4章 Fluent软件介绍 4.1 Fluent的前置模块——Gambit 4.1.1 Gambit的图形用户界面(GUI) 4.1.2 Gambit绘制几何图形 4.1.3 Gambit绘制网格 4.2 Fluent的操作界面 4.2.1 Fluent的图形用户界面 4.2.2 Fluent数值模拟步骤简介第5章 速度场的计算 5.1 概述 5.2 三维定常速度场的计算 5.2.1 概述 5.2.2 实例简介 5.2.3 实例操作步骤 5.3 非定常速度场的计算 5.3.1 概述 5.3.2 实例简介 5.3.3 实例操作步骤第6章 温度场的计算 6.1 概述 6.2 实例简介 6.3 实例操作步骤 6.3.1 利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型 6.3.2 利用Fluent求解器求解 6.3.3 利用Tecplot进行后处理第7章 多相流模型 7.1 概述 7.1.1 多相流定义 7.1.2 多相流研究方法 7.1.3 Fluent中的多相流模型 7.1.4 Fluent中的多相流模型的选择 7.2 VOF模型 7.2.1 概述 7.2.2 实例简介 7.2.3 实例操作步骤 7.3 Mixture模型 7.3.1 概述 7.3.2 实例简介 7.3.3 实例操作步骤 7.4 DPM模型 7.4.1 概述 7.4.2 实例简介 7.4.3 实例操作步骤第8章 凝固和融化模型 8.1 概述 8.2 实例简介 8.3 实例操作步骤 8.3.1 利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型 8.3.2 利用Fluent求解器求解第9章 可动区域中流动问题的模拟 9.1 概述 9.2 实例简介 9.3 利用Gampit建立计算区域和指定边界条件类型 9.4 利用MRF方法求解 9.5 利用Moving Mesh方法求解第10章 动网格模型 10.1 概述 10.2 第一类问题 10.2.1 实例简介 10.2.2 实例操作步骤 10.3 第二类问题 10.3.1 实例简介 10.3.2 实例操作步骤 10.4 第三类问题 10.4.1 实例简介 10.4.2 实例操作步骤第11章 UDF和UDS 11.1 UDF基础知识 11.1.1 UDF概述 11.1.2 UDF能够解决的问题 11.1.3 UDF宏 11.1.4 UDF的预定义函数 11.1.5 UDF的编写 11.1.6 UDF实例 11.2 UDS基础知识 11.2.1 UDS可以解决的问题 11.2.2 UDS实例第12章 Fluent并行计算 12.1 概述 12.2 并行计算实例 12.2.1 概述 12.2.2 实例操作步骤第13章 Tecplot软件 13.1 Tecplot概述 13.2 Tecplot使用技巧 13.2.1 菜单的介绍 13.2.2 边框工具栏选项的介绍 13.2.3 XY图形的绘制实例 13.2.4 2D图形的编辑 13.2.5 3D图形的编辑
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读后感

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用户评价

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我对《Fluent技术基础与应用实例》这本书的初印象可以说是相当不错,完全超出我的预期。我本身是做产品设计的,经常会遇到一些关于空气动力学、热传导等方面的设计问题,而这些问题往往需要借助专业的仿真软件才能得到可靠的解决方案。之前也接触过一些 CFD 软件,但总感觉上手难度比较大,而且很多时候对于参数的设置和结果的解读都摸不着头脑,导致仿真结果的准确性大打折扣。当我拿到这本书的时候,我最看重的是它是否能够帮助我快速入门,并且能够解决我实际工作中遇到的问题。这本书在这一点上做得非常出色。首先,它从最基础的概念讲起,循序渐进,对于零基础的读者来说也完全不会感到吃力。同时,它并没有因为强调基础而忽略了高级的应用,书中大量的应用实例让我看到了 Fluent 的强大功能。我特别喜欢书中关于“案例分析”的部分,作者并没有简单地罗列出操作步骤,而是深入地分析了每个案例的物理背景,讲解了为什么选择这样的模型和参数,以及如何解读仿真结果。这对于我这种不是专业 CFD 的用户来说,非常重要,因为我需要理解背后的原理,而不是仅仅记住几个操作步骤。而且,这本书的语言风格也很有特点,不像有些技术书籍那样枯燥乏文,而是更加生动形象,甚至加入了一些作者自己的理解和经验,读起来很有启发性。

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我是一名从事化工工艺开发的工程师,经常需要利用 CFD 技术来模拟化工设备的内部流动和传热过程,以优化工艺参数和设备设计。之前也尝试过一些 CFD 软件,但总觉得 Fluent 在处理复杂多相流和化学反应方面更为强大和灵活。因此,我一直渴望找到一本能够系统讲解 Fluent 在化工领域应用的优秀教材。《Fluent技术基础与应用实例》这本书可以说是完全满足了我的需求。首先,它从 Fluent 的基础知识讲起,对于我这样的新手来说,能够快速建立起对软件的整体认知。作者在讲解基础概念时,非常注重与实际工程问题的联系,例如在讲解“质量守恒”和“能量守恒”时,都会结合具体的化工反应器或换热器的例子,让我能够直观地理解这些守恒定律在仿真中的意义。更重要的是,本书提供了大量贴合化工行业实际需求的案例,例如关于“反应器内部催化剂床层流动模拟”、“精馏塔内气液两相流分析”等。这些案例的讲解都非常详尽,从前处理的网格划分、物性参数的设置,到求解器的选择、边界条件的施加,以及最终的后处理和结果分析,每一步都清晰明了。这本书极大地帮助我提升了在化工领域运用 Fluent 进行仿真的能力。

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作为一名机械工程专业的硕士研究生,我一直在寻找一本能够系统梳理 Fluent 知识体系的书籍。在接触了《Fluent技术基础与应用实例》之后,我感觉我找到了我的“宝藏”。这本书的体系结构设计得非常精妙,它并没有将理论和实践割裂开,而是将两者有机地结合在一起。首先,它从 Fluent 的基础概念讲起,比如几何建模、网格划分、物理模型选择等,这些都是进行任何 CFD 仿真所必需的基石。作者在讲解这些基础知识时,非常注重细节,并且会给出一些“为什么”的解释,让我不仅知其然,更知其所以然。我尤其欣赏书中关于“收敛性控制”的章节,作者详细地讲解了影响仿线收敛的各种因素,以及如何通过调整求解器设置和网格来改善收敛性,这对于我顺利完成仿真任务至关重要。在理论讲解之后,本书立即进入到丰富的应用实例部分。这些案例涵盖了非常广泛的领域,从简单的对流换热,到复杂的空气动力学分析,再到多相流和燃烧模拟。每一个案例都详细地展示了从建模到后处理的全过程,并且对结果进行了深入的分析和讨论。这让我能够通过学习案例,快速掌握 Fluent 的各项功能,并将所学的知识应用于自己的研究课题。

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作为一名机械工程专业的学生,我对流体动力学和相关的仿真技术一直有着浓厚的兴趣。在学校的学习过程中,我们接触过一些基础的 CFD 知识,但真正能够熟练运用专业软件进行复杂仿真的机会并不多。因此,我一直渴望找到一本能够系统地、深入地讲解 Fluent 的书籍。当我拿到《Fluent技术基础与应用实例》这本书时,我被它厚实的篇幅和丰富的目录所吸引。从目录上看,这本书涵盖了从基础理论到高级应用的各个方面,这正是我所需要的。翻开书页,我首先被其清晰的结构所吸引。每一章节都以清晰的小标题划分,内容组织得非常有条理。作者在讲解基础概念时,运用了大量的图示和表格,使得抽象的概念变得更加直观易懂。我尤其欣赏的是书中对“网格划分”这一关键环节的详细讲解,这是 CFD 仿真的第一步,也是至关重要的一步,作者不仅讲解了各种网格类型的特点,还给出了不同类型网格的适用场景以及如何进行优化,这对于提高仿真精度非常有帮助。更令我惊喜的是,书中提供了大量贴近实际工程的案例,这些案例涵盖了从简单的二维流动到复杂的瞬态模拟,每一个案例都详细地描述了整个仿真流程,包括前处理、求解设置、后处理以及结果分析。这让我能够将课堂上学到的理论知识与实际工程问题联系起来,大大提升了我的学习兴趣和动力。

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作为一个对航空航天领域充满热情的设计爱好者,我对空气动力学模拟一直有着浓厚的兴趣。在了解到 Fluent 在航空航天领域的广泛应用后,我便开始寻找相关的学习资料。《Fluent技术基础与应用实例》这本书,无疑是我在这个领域的“启蒙之书”。作者在讲解 Fluent 的基础知识时,非常注重理论与实际的结合。例如,在介绍“速度入口边界条件”时,作者会结合飞机机翼表面的气流速度分布来讲解,让我能够更形象地理解这个边界条件的物理意义。书中大量的应用实例,更是让我大开眼界。例如,关于“飞机翼型绕流模拟”的案例,详细展示了如何建立翼型模型,如何设置迎角和来流速度,以及如何分析翼型表面的压力分布和升阻力。这些内容对于我理解飞机设计中的空气动力学原理非常有帮助。更让我惊喜的是,本书还涉及了一些更高级的应用,例如“飞行器整体气动外形优化”等,这些内容虽然对我来说还有些挑战,但让我看到了 Fluent 的巨大潜力,也激发了我更深入学习的动力。

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最近终于下定决心,系统地学习一下 Fluent,市面上关于 Fluent 的书籍确实不少,但真正能让我觉得“眼前一亮”的却不多。偶然间看到了《Fluent技术基础与应用实例》,封面设计就挺吸引人的,那种简洁而专业的感觉,让我对这本书抱有很高的期待。我平时的工作涉及一些流体仿真,虽然不是专业 CFD 工程师,但偶尔也需要用到一些模拟工具来辅助设计和分析。之前尝试过一些开源的 CFD 软件,但总感觉在易用性和功能性上有所欠缺,特别是对于一些复杂的物理模型,很难做到精细的控制和准确的预测。而 Fluent 作为行业内的标杆,一直是我想要深入掌握的工具。收到这本书后,我迫不及待地翻阅起来。首先,它的排版布局我很喜欢,字体大小适中,图文并茂,不会让人感到枯燥乏味。每一章节的开头都有清晰的目录,让我对本章内容一目了然。更重要的是,书中对 Fluent 的基础概念讲解得非常透彻,从最基本的网格划分、物理模型的选择,到边界条件的设置、求解器的原理,都娓娓道来,深入浅出。这对于我这样有一定基础但又想进一步提升的读者来说,简直是福音。我尤其欣赏的是作者在讲解过程中,并没有止步于理论的阐述,而是紧密结合实际的应用案例。书中的实例非常丰富,涵盖了化工、航空航天、汽车等多个领域,每一个案例都详细地介绍了问题背景、建模思路、 Fluent 操作步骤,以及结果的分析解读。这不仅仅是简单的操作手册,更是将理论知识与实际工程问题巧妙地结合起来,让我能够更好地理解 Fluent 的强大之处。

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在我接触《Fluent技术基础与应用实例》这本书之前,我对 CFD 的认知还停留在一些基础的概念和简单的二维流动模拟。然而,这本书彻底改变了我对 Fluent 的看法,让我意识到它不仅仅是一个强大的数值模拟工具,更是一个能够解决复杂工程问题的利器。作者在讲解 Fluent 的过程中,非常注重引导读者理解背后的物理原理,而不是简单地罗列操作步骤。他会深入剖析各种物理模型的数学模型,并解释这些模型是如何在 Fluent 中实现的。这对于我这样希望深入理解 Fluent 工作原理的读者来说,是非常宝贵的。我尤其喜欢书中关于“湍流模型”的讲解,作者不仅列举了各种湍流模型的适用范围和优缺点,还给出了一些如何根据实际流动特性来选择合适湍流模型的指导性建议。在应用实例方面,本书的案例非常具有代表性,几乎涵盖了 Fluent 的主流应用领域。例如,书中关于“翅片散热器”的案例,详细介绍了如何进行温度场和流场耦合的仿真,以及如何优化翅片结构来提高散热效率,这对于我从事的产品散热设计工作非常有启发。

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我是一名在校的博士生,研究方向涉及到热流体耦合的数值模拟。在我的博士研究过程中,Fluent 是我不可或缺的仿真工具。之前我主要依靠文献和导师的指导来学习 Fluent,但总感觉缺乏一个系统性的、循序渐进的学习路径,很多时候在遇到问题时,需要花费大量的时间去查阅资料,甚至有时候会卡在一些细节问题上。当我看到《Fluent技术基础与应用实例》这本书时,我立刻被它的“基础与应用实例”这几个字吸引了。我一直觉得,一个好的技术书籍,既要有扎实的基础理论支撑,又要有丰富的实践案例来加深理解。这本书完全符合我的期待。在基础理论方面,作者对 Fluent 的核心概念,如控制方程、离散化方法、求解器类型等,都进行了非常详尽的阐述,并且在讲解过程中,穿插了一些数学推导,这对于我这样有一定理论基础的学生来说,能够帮助我更深入地理解 Fluent 的工作原理。更重要的是,书中提供的应用实例,都是我研究中经常会遇到的问题类型,比如多相流、传热、湍流模型等,这些实例的讲解都非常细致,从前处理到后处理,每一步都讲解得很清楚,并且还对结果进行了深入的分析和讨论,这对于我来说,无疑是宝贵的参考资料。

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说实话,我对市面上大多数技术书籍都有点“审美疲劳”,要么太过于理论化,让人读不下去,要么就是纯粹的操作手册,缺乏深度。所以,当我拿到《Fluent技术基础与应用实例》这本书时,并没有抱太大的期望。然而,事实证明我的担忧是多余的。这本书的讲解方式非常独特,作者就像一位经验丰富的老师,循循善诱地引导读者进入 Fluent 的世界。他并没有直接抛出复杂的公式和概念,而是从大家都能理解的物理现象入手,逐渐引出 Fluent 的相关功能。我特别喜欢他讲解“网格质量”的部分,用通俗易懂的比喻来解释网格畸变对仿真结果的影响,让我这个 CFD 初学者也能轻松理解。而且,书中穿插的大量“经验之谈”和“注意事项”更是点睛之笔,这些都是在官方文档和基础教程里很难找到的宝贵信息,能够帮助我少走很多弯路。在应用实例方面,这本书的覆盖面非常广,从简单的管道流,到复杂的航空器外形气动计算,再到化工过程的反应器模拟,几乎涵盖了 Fluent 的主要应用领域。每一个案例都配有详细的截图和说明,让读者能够清晰地看到每一步的操作。我尤其对书中关于“湍流模型选择”的讲解印象深刻,作者不仅列举了各种湍流模型的优缺点,还根据不同的流动特性给出了选择建议,这对于我在实际工作中选择合适的模型非常有指导意义。

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我是一名工程技术人员,在工作中经常需要进行各种流体模拟来优化产品设计和解决实际工程问题。之前接触过一些 CFD 软件,但感觉 Fluent 在功能性和专业性方面确实有独到之处,所以一直想系统地学习一下。在朋友的推荐下,我选择了《Fluent技术基础与应用实例》这本书。拿到书后,我最直观的感受就是它的“实用性”。书中的内容不是空泛的理论,而是紧密围绕着实际应用展开。作者在讲解 Fluent 的各种功能时,都结合了具体的工程案例,让我能够立刻看到这些功能在实际操作中的应用。例如,在讲解“多相流模型”时,书中详细介绍了化工领域中常见的液-液、气-液混合的仿真案例,并给出了详细的建模步骤和参数设置,这对于我正在进行的相关项目非常有帮助。而且,书中对“边界条件”的讲解也特别到位,作者不仅列举了常见的边界条件类型,还深入分析了不同边界条件对仿真结果的影响,以及如何根据实际情况选择和设置合理的边界条件,这避免了我之前在边界条件设置上的一些误区。总的来说,这本书的优点在于它能够帮助读者快速将理论知识转化为实际操作能力,并且能够解决实际工程中遇到的具体问题。

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