数值热物理过程:基本原理及CFD软件应用
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《数值热物理过程:基本原理及CFD软件应用》内容简介：随着计算机技术的迅速发展，数值计算已成为研究工程热物理过程中所存在的流体流动、传热传质及化学反应等问题的*为有效的方法之一。《数值热物理过程:基本原理及CFD软件应用》系统全面而又浅显易懂地介绍了在工程热物理过程中所出现的热传导问题、对流与扩散问题及流场等的数值计算方法，并以具体实例介绍了数值计算过程中所需用到的Pro／E三维造型软件、Gambit网络生成软件、Fluent计算软件及Tecplot数据后处理软件的使用方法。 《数值热物理过程:基本原理及CFD软件应用》内容丰富、通俗易懂、可操作性强。在内容编排上充分考虑流体流动与传热数值计算对流体力学、热力学等知识要求的客观特点和初学者的认知规律及心理特点，附有大量的插图和操作实例，每章之后配有习题。 《数值热物理过程:基本原理及CFD软件应用》可作为热能与动力工程及相关专业本科生教材，同时可供研究生及工程技术人员参考。
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相关资料
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插图：1 热物理过程数值计算基础热物理过程数值计算即采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法对热物理过程进行研究，对热物理过程状态参数进行预测的过程。1.1计算流体力学概论1.1.1 计算流体力学的形成和发展计算流体力学是流体力学理论的一个分支，是建立在经典流体力学与数值计算方法基础之上的一门新兴独立学科，20世纪60年代伴随着高速、大容量电子计算机技术的兴起而迅速崛起。它通过计算机数值计算和图像显示的方法，在时间和空间上定量描述物理场的数值解，从而达到研究物理问题的目的。对经典流体力学的研究主要采用理论解析和试验测试两类方法。它解决某一流动问题的基本过程为：首先，对通用模型方程进行合理简化或依据基本原理建立新的具体模型方程；然后，提出初始条件和边界条件；最后，用已有数学工具求出模型方程的精确的或近似的解析解。但是，在人类实际的生产实践活动中，如船舶在水中航行时，如何减小水的粘性阻力，风载荷对船的结构有何影响；又如飞机航行时如何提高飞机的升力，如何控制飞行高度、方向等的一类基本流动问题不是想像得那样容易解决。在实际的流动过程中往往存在较为复杂的湍流、分离、气蚀、水击等流动现象。根据各种流动现象所建立的数学模型（由微分方程表示的定解问题），如由连续性方程、动量方程等组成的控制微分方程组，大多是非线性的偏微分方程组，除了少量特定条件下的问题，如一维的圆管层流和槽道流层流的解析分析，可根据求解问题的特性对方程及边界条件作相应简化获得解析解，大多数问题是得不到解析解的，这使理论解析法的工程应用受到很大的局限。因此，长期以来，流体力学的发展主要借助于物理模型的试验，但是，进行测试不是一项简单的工作。首先，需要专门的仪器和试验装置；其次，进行真实条件下全尺寸试验成本较高，进行模型试验又存在相似和模化的问题；再次，测试本身存在困难，例如，测试探头不能随意到达所希望的测点，以及探头本身对流场产生扰动，难以保证稳定的实验条件；第四，试验得到的结果一般有其适用范围；最后，试验还会遇到人力和物力的巨大耗费及周期长等许多困难。对于多数工程实际问题，采用对物理方程进行简单近似处理求得解析解的方法并不能满足其要求。而电子计算机、现代计算技术和数值计算方法的发展，则为解决这一问题提供了有效途径，数值解法很快发展
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本书特色
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《数值热物理过程:基本原理及CFD软件应用》在介绍热物理过程数值模拟基础(第1章)及其在工程热物理领域中的应用(第2章)和数值模拟基本原理(第3章、第4章、第5章和第6章)的基础上，针对数值热物理过程中所要用到的前处理软件Pro／E和Gambit(第7章和第8章)、求解计算软件Fluent(第9章)及后处理软件Tecplot(第10章)进行了系统的介绍。
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内容简介
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本书系统全面而又浅显易懂地介绍了在工程热物理过程中所出现的热传导问题、对流与扩散问题及流场等的数值计算方法，并以具体实例介绍了数值计算过程中所需用的Pro/E三维造型软件、Gambit网络生成软件、Fluent计算软 �及Tecplot数据后处理软件的使用方法。
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目录
1 热物理过程数值计算基础1.1 计算流体力学概论1.1.1 计算流体力学的形成和发展1.1.2 计算流体力学方法简介1.1.3 计算流体力学的特点1.1.4 计算流体力学的过程步骤1.2 热物理过程研究对象——流体的基本特性1.2.1 流体的密度、重度和比重1.2.2 流体的粘性1.2.3 流体的压缩性1.2.4 流体的热传导及扩散1.2.5 液体的表面张力1.2.6 流体的运动特性1.3 热物理过程控制微分方程1.3.1 系统与控制体1.3.2 质量守恒方程1.3.3 动量守恒方程1.3.4 能量守恒方程1.3.5 状态方程1.3.6 组分质量守恒方程1.3.7 湍流的Reynolds时均方程及湍流模型方程1.3.8 控制方程的通用形式1.4 数值热物理过程的步骤1.5 总结2 CFD技术及其在工程热物理领域中的应用2.1 CFD技术的发展概况2.2 CFD技术在工程中的应用2.3 CFD商用软件的结构2.4 常用的CFD商用软件2.4.1 CFD软件的发展2.4.2 CFD通用软件的主要特点2.4.3 常用CFD商用软件简介2.4.4 掌握CFD商用软件的意义2.5 CFD技术在若干工程热物理领域中的应用2.5.1 CFD技术在流体机械中的应用2.5.2 CFD技术在暖通空调工程中的应用2.5.3 CFD技术在制冷工程中的应用2.5.4 CFD技术在汽车设计中的应用2.6 总结3 控制微分方程求解的数值方法3.1 数值计算方法和分类3.1.1 有限差分法3.1.2 有限体积法3.1.3 有限元法3.1.4 有限分析法3.1.5 边界元法3.1.6 谱分析法3.1.7 数值积分变换法3.1.8 格子-Boltzmann法3.2 离散化的概念3.3 基于有限体积法的控制方程离散3.3.1 有限体积法的基本思想3.3.2 有限体积法的计算网格3.3.3 有限体积法的介绍3.3.4 有限体积法的4条基本原则3.4 总结4 热传导问题的数值计算4.1 一维稳态热传导问题4.1.1 离散化方程的建立4.1.2 界面导热系数的处理4.1.3 源项的处理4.1.4 边界条件的处理4.1.5 离散化方程的非线性处理4.1.6 线性代数方程组的求解4.2 一维非稳态热传导问题4.2.1 离散化方程的建立4.2.2 显式模式，克兰克-尼科尔森模式及全隐模式4.2.3 全隐式离散化方程4.3 二维与三维热传导问题4.3.1 二维热传导问题的离散化方程4.3.2 三维热传导问题的离散化方程4.3.3 多维离散化方程的求解4.4 超松弛和欠松弛4.4.1 概念的引入4.4.2 超松弛和欠松弛引入方法4.5 总结5 对流与扩散问题的数值计算5.1 一维稳态对流与扩散问题5.1.1 控制方程的离散化5.1.2 中心差分格式5.1.3 一阶迎风格式5.1.4 混合格式5.1.5 指数格式5.1.6 乘方格式5.1.7 各种离散格式的比较5.1.8 低阶离散格式的特点5.2 多维对流与扩散问题5.2.1 二维瞬态对流一扩散问题的离散化方程5.2.2 三维瞬态对流一扩散问题的离散化方程5.2.3 离散化方程的通用表达式5.3 总结6 流场的数值计算6.1 流场数值计算存在的问题6.2 基于交错网格的动量方程的离散6.3 压力修正算法——SIMPLE算法6.3.1 速度修正方程6.3.2 压力修正方程6.3.3 SIMPLE算法描述6.3.4 SIMPLE算法的进一步讨论6.3.5 压力参考点的选取6.4 总结7 三维建模Pro／E软件基本介绍7.1 Pro／E软件的特点及应用7.1.1 Pro／E的特点7.1.2 AutoCAD与Pro／E软件的比较7.1.3 Pro／E在企业CAD／CAM中的应用7.2 Pro／E的用户界面7.2.1 初始工作界面7.2.2 文件的基本操作7.2.3 鼠标的基本操作7.3 2D绘图与技巧7.3.1 草绘模块简介7.3.2 基本几何图形的绘制7.3.3 像素尺寸的修改、强化、锁定与删除7.3.4 手动标注尺寸7.3.5 定义约束条件7.3.6 几何编辑工具系列7.4 3D绘图与技巧7.4.1 草绘实体特征7.4.2 放置实体特征7.4.3 特征的操作7.5 建立工程图7.6 装配件的建立7.7 总结8 网格生成软件Gambit的使用8.1 网格生成概述8.1.1 网格类型8.1.2 网格单元分类8.1.3 网格生成步骤8.2 Gambit功能及界面8.2.1 Gambit的特点及功能8.2.2 Gambit的基本界面8.2.3 Gambit的文件组成8.2.4 Gambit中鼠标的操作8.2.5 Gambit的操作步骤8.3 Gambit的应用实例8.3.1 单孔轴对称喷嘴内部空穴流动问题描述8.3.2 生成几何模型8.3.3 划分网格8.3.4 指定边界类型和区域类型8.3.5 网格的输出8.4 AutoCAD与Gambit的联合使用8.4.1 柴油机喷油嘴内部流动模拟问题概述8.4.2 联合AutoCAD和Gambit进行三维实体的生成8.4.3 划分网格8.4.4 指定边界类型和区域类型8.4.5 导出网格文件8.5 Pro／E与Gambit的联合使用8.5.1 离心泵叶轮内部流场计算网格的生成8.5.2 离心泵叶轮与蜗壳耦合后流场计算网格的生成8.6 总结9 Fluent软件使用入门9.1 F1uent概述9.1.1 Fluent数值计算的相关软件包9.1.2 Fluent的文件类型9.1.3 Fluent的特点9.1.4 Fluent使用单位的说明9.2 F11aent的基本操作9.2.1 FlLient的图形用户操作界面9.2.2 Fluent的文本用户操作界面9.2.3 Fluent的数值模拟求解步骤9.3 Fluent的应用实例9.3.1 喷嘴内部空穴两相流动模拟9.3.2 计算结果9.4 总结10 通用后处理Tecplot软件的使用10.1 Tecplot的基本功能10.1.1 Tecplot功能概述10.1.2 菜单栏介绍10.1.3 工具栏介绍10.1.4 其他工具选项介绍10.2 Fluent数据在Tecplot中的调入10.2.1 Tecplot可调入的数据格式10.2.2 Tecplot读取Fluent文件步骤10.3 Tecplot使用实例10.3.1 问题描述10.3.2 Tecplot中的数据后处理10.4 总结参考文献
封面
书名:数值热物理过程:基本原理及CFD软件应用
作者:何志霞.王谦.袁建平编著
页数:178
定价:¥26.0
出版社:江苏大学出版社有限责任公司
出版日期:2009-08-01
ISBN:9787811300734
PDF电子书大小:142MB 高清扫描完整版