熱流體數值計算方法與應用

前言
第1章 緒論
1.1 計算流體力學概述
1.1.1 計算流體力學的形成和發(fā)展
1.1.2 計算流體力學方法簡介
1.1.3 計算流體力學的特點
1.1.4 計算流體力學的過程步驟
1.2 流體的基本特性
1.2.1 流體的密度、重度和相對密度
1.2.2 流體的粘性
1.2.3 流體的壓縮性
1.2.4 流體的熱傳導及擴散
1.2.5 液體的表面張力
1.2.6 流體的運動特性
1.3 流體流動的基本控制方程 前言 第1章 緒論 1.1 計算流體力學概述 1.1.1 計算流體力學的形成和發(fā)展 1.1.2 計算流體力學方法簡介 1.1.3 計算流體力學的特點 1.1.4 計算流體力學的過程步驟 1.2 流體的基本特性 1.2.1 流體的密度、重度和相對密度 1.2.2 流體的粘性 1.2.3 流體的壓縮性 1.2.4 流體的熱傳導及擴散 1.2.5 液體的表面張力 1.2.6 流體的運動特性 1.3 流體流動的基本控制方程 1.3.1 系統(tǒng)與控制體 1.3.2 質量守恒方程 1.3.3 動量守恒方程 1.3.4 能量守恒方程 1.3.5 狀態(tài)方程 1.3.6 組分質量守恒方程 1.3.7 湍流的雷諾（Reynolds）時均方程及湍流模型方程 1.3.8 控制方程的通用形式 1.4 初始條件及邊界條件 1.5 控制方程與流動的類型 1.6 熱流體數值計算的步驟 1.7 小結 思考題 第2章 控制微分方程的數值求解方法 2.1 數值計算方法和分類 2.1.1 有限差分法 2.1.2 有限體積法 2.1.3 有限元法 2.1.4 有限分析法 2.1.5 邊界元法 2.1.6 譜分析法 2.1.7 數值積分變換法 2.1.8 格子  Boltzmann法 2.2 離散化的概念及方法 2.2.1 離散化的概念 2.2.2 離散化方程的結構 2.2.3 離散化方程的推導方法 2.3 有限體積法原理 2.3.1 有限體積法的基本思想 2.3.2 有限體積法的計算網格 2.3.3 有限體積法的基本原理 2.4 離散化代數方程組的求解 2.4.1 概述 2.4.2 線性方程組的一般解法——高斯(Gauss)消元法 2.4.3 三對角方程組的解法——TDMA算法 2.4.4 多維離散化代數方程組的求解方法——迭代法 2.5 小結 思考題 第3章 熱傳導問題的數值計算 3.1 一維穩(wěn)態(tài)熱傳導問題 3.1.1 離散網格的生成 3.1.2 控制方程的積分離散 3.1.3 界面值的處理 3.1.4 源項的處理 3.1.5 離散化方程的建立 3.1.6 邊界條件的處理 3.1.7 擬線性離散化方程組的求解 3.1.8 有限體積法的4條基本原則 3.1.9 一維穩(wěn)態(tài)熱傳導問題C語言編程實例 3.2 一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導問題 3.2.1 離散方程的建立 3.2.2 顯式格式、克蘭克-尼科爾森格式及全隱格式 3.2.3 全隱格式離散化方程 3.2.4 一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導問題C語言編程實例 3.3 二維和三維熱傳導問題 3.3.1 二維熱傳導問題的全隱格式離散化方程 3.3.2 三維熱傳導問題的全隱格式離散化方程 3.3.3 熱傳導問題離散化方程的通用表達式 3.3.4 二維熱傳導問題C語言編程實例 3.4小結 思考題 第4章 對流與擴散問題的數值計算 4.1 一維穩(wěn)態(tài)對流與擴散問題 4.1.1 控制方程的離散化 4.1.2 中心差分格式 4.1.3 一階迎風格式 4.1.4 混合格式 4.1.5 指數格式 4.1.6 乘方格式 4.1.7 各種離散格式的共同點及精度比較 4.1.8 低階離散格式的特點 4.1.9 一維穩(wěn)態(tài)對流與擴散問題C語言編程實例 4.2 多維對流與擴散問題 4.2.1 二維瞬態(tài)對流-擴散問題的離散化方程 4.2.2 三維瞬態(tài)對流-擴散問題的離散化方程 4.2.3 對流-擴散問題離散化方程的通用表達式 4.3小結 思考題 第5章 流場的數值計算 5.1 流場數值計算存在的問題 5.2 基于交錯網格的動量方程離散 5.2.1 壓力梯度項離散的問題 5.2.2 交錯網格下動量方程的離散 5.3 壓力修正算法——SIMPLE算法 5.3.1 速度修正方程 5.3.2 壓力修正值方程 5.3.3 SIMPLE算法的求解步驟 5.3.4 SIMPLE算法的進一步討論 5.3.5 壓力參考點的選取 5.3.6 簡單流場邊界條件的處理 5.3.7 二維穩(wěn)態(tài)層流流場SIMPLE算法求解C語言編程實例 5.4小結 思考題 第6章 CFD技術及其應用簡介 6.1 CFD技術的發(fā)展概況 6.2 CFD技術在工程中的應用 6.3 CFD商用軟件的結構 6.4 常用的CFD商用軟件 6.4.1 CFD軟件的發(fā)展 6.4.2 CFD通用軟件的主要特點 6.4.3 常用CFD商用軟件簡介 6.5 CFD技術在工程熱物理領域中的應用 6.5.1 CFD技術在流體機械中的應用 6.5.2 CFD技術在暖通空調工程中的應用 6.5.3 CFD技術在制冷工程中的應用 6.5.4 CFD技術在汽車設計中的應用 6.6 小結 思考題 第7章 基于CFX軟件的離心泵內流模擬 7.1 CFX軟件介紹 7.1.1 軟件簡介 7.1.2 軟件特點 7.1.3 軟件求解功能 7.1.4 獨具特色的前處理 7.2 離心泵模型的繪制 7.2.1 Pro/E軟件簡介 7.2.2 模型的繪制 7.3 離心泵計算區(qū)域網格劃分 7.4 離心泵內部流動的數值模擬 7.5 計算結果及分析 7.6 小結 思考題 第8章 基于STAR  CD軟件的發(fā)動機噴嘴內流模擬 8.1 噴嘴內流動區(qū)域實體造型 8.1.1 UG NX軟件簡介 8.1.2 噴油器繪制 8.2 噴嘴內流的動網格計算 8.2.1 STAR  CD功能簡介 8.2.2 STAR  CD的基本組成部分 8.2.3 動態(tài)網格的特征和生成 8.2.4 數值計算 8.3 小結 思考題 第9章 基于STAR  CCM+軟件的發(fā)動機冷卻水套流動模擬 9.1 STAR  CCM+軟件介紹 9.1.1 軟件簡介 9.1.2 軟件特點及優(yōu)勢 9.1.3 軟件工作界面 9.2 發(fā)動機機體及冷卻水套幾何模型 9.3 發(fā)動機冷卻水套流動模擬 9.3.1 幾何模型的導入 9.3.2 網格的生成 9.3.3 物理模型和物性參數的設定 9.3.4 后處理準備 9.3.5 計算結果分析 9.4小結 思考題 第10章 基于Converge軟件的發(fā)動機工作過程數值模擬 10.1 Converge軟件介紹 10.1.1 軟件簡介 10.1.2 軟件特點及優(yōu)勢 10.1.3 軟件工作界面 10.2 內燃機缸內工作過程物理模型 10.2.1 流動相關模型 10.2.2 噴霧相關模型 10.2.3 燃燒排放模型 10.3 發(fā)動機工作過程數值模擬 10.3.1 幾何導入、診斷及修復 10.3.2 邊界分割 10.3.3 參數文件準備 10.3.4 計算設定 10.3.5 后處理 10.4 小結 思考題 第11章 基于Fire軟件的噴霧燃燒及SCR后處理過程模擬 11.1 Fire軟件介紹 11.1.1 軟件簡介 11.1.2 軟件特點 11.1.3 軟件應用方面的優(yōu)勢 11.2 發(fā)動機噴霧燃燒過程數值模擬 11.2.1 發(fā)動機模型 11.2.2 燃燒室網格劃分 11.2.3 噴霧燃燒過程數值模擬 11.2.4 數值模擬結果 11.3 SCR后處理過程數值模擬 11.3.1 SCR催化器三維建模 11.3.2 網格劃分 11.3.3 數值模擬 11.3.4 數值模擬結果 11.4 小結 思考題 第12章 基于Airpak軟件的廚房通風 系統(tǒng)數值模擬 12.1 Airpak軟件介紹 12.1.1 軟件簡介 12.1.2 軟件特點 12.1.3 軟件工作界面 12.2 廚房空間物理模型 12.3 廚房通風系統(tǒng)數值模擬 12.3.1 廚房求解域網格 12.3.2 求解及參數設定 12.3.3 邊界條件設置 12.3.4 數值模擬操作及設置過程 12.3.5 數值模擬結果 12.4 小結 思考題 參考文獻