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ANSYS CFD網(wǎng)格劃分技術指南與實例詳解——ANSYS Meshing/ICEM CFD/ Fluent Meshi
定 價：149 元
- 作者：王進 王鑫鑫 張丹
- 出版時間：2024/8/1
- ISBN：9787111752844
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：O241.82-39
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書介紹了ANSYS CFD系列網(wǎng)格劃分技術,涵蓋ANSYS Meshing、ANSYS ICEM CFD和ANSYS Fluent Meshing。其中ANSYS Meshing部分共6章,分別介紹了ANSYS Workbench平臺、ANSYS Meshing網(wǎng)格劃分方法、網(wǎng)格控制及其他常用功能;ANSYS ICEM CFD部分共9章,分別介紹了ICEM基礎、幾何處理、面網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)體網(wǎng)格和基于塊拓撲的六面體網(wǎng)格等內(nèi)容;ANSYS Fluent Meshing部分共5章,分別介紹了Fluent Meshing界面、傳統(tǒng)工作流程、Watertight工作流程及Fault-tolerant Meshing(FTM)工作流程。每一部分均解釋了常用的概念及關鍵參數(shù),并輔以豐富的案例介紹具體操作步驟。
本書可供進行CFD分析的相關人員使用,也可供高等院校高年級本科生和研究生參考。
本書內(nèi)容全面，詳細講解了ANSYS CFD前處理系列軟件ANSYS Meshing/ICEM CFD/ Fluent Meshing的各項網(wǎng)格劃分功能與操作方法。
講解條理清晰、重點突出。書中融入作者多年應用ANSYS Meshing/ICEM CFD/ Fluent Meshing的經(jīng)驗和總結(jié)，可幫助讀者快速掌握功能關鍵點。
案例典型豐富、由淺入深，助力CFD分析人員系統(tǒng)掌握網(wǎng)格劃分技術。
前言
CFD(Computational Fluid Dynamics,計算流體力學)仿真算法以有限體積法為主,各大主流CFD求解器均以網(wǎng)格作為空間離散的載體,所以網(wǎng)格劃分是CFD分析中必不可少的環(huán)節(jié)。網(wǎng)格的尺寸、分布、質(zhì)量及數(shù)量等直接關系到求解的穩(wěn)定性、收斂性、結(jié)果精準度和計算速度等,所以掌握網(wǎng)格劃分的相關知識是實現(xiàn)CFD分析的技能。
本書介紹ANSYS CFD系列網(wǎng)格劃分軟件,涵蓋了ANSYS Meshing、ANSYS ICEM CFD和ANSYS Fluent Meshing,供讀者選擇學習。
ANSYS Meshing是基于Workbench平臺的綜合網(wǎng)格工具,可以為ANSYS的結(jié)構(gòu)、流體、顯示動力學等多學科分析提供網(wǎng)格。在本書所述的三個軟件中,ANSYS Meshing的自動化程度最高,它融合了早期的Gambit、ICEM、TGrid、ANSYS Composite Prep Post等軟件的優(yōu)秀算法,近幾年開發(fā)力度較大,功能不斷完善。除了全自動的網(wǎng)格劃分流程,ANSYS Meshing還具備幾何處理、網(wǎng)格編輯等功能。適合對不太復雜、干凈度高的幾何自動劃分2D的三角形和四邊形網(wǎng)格、3D的四面體、棱柱層、掃掠六面體等網(wǎng)格及混合網(wǎng)格。另外,ANSYS Meshing也適用于參數(shù)化分析及多物理場仿真的網(wǎng)格生成。
ANSYS ICEM CFD是歷史悠久的網(wǎng)格工具,可以為100多種求解器提供網(wǎng)格。在操作的自動化程度方面它雖然不如ANSYS Meshing,但可以在Workbench平臺運行或單獨啟動。ICEM最具亮點的功能是基于塊拓撲的純六面體網(wǎng)格技術,同時它還具備幾何處理、2D網(wǎng)格、3D四面體、棱柱層、笛卡兒、六面體核心、六面體占優(yōu)等功能。對于幾何體劃分純六面體網(wǎng)格,ICEM無疑是首選的工具。此外,對于為非Fluent的求解器劃分網(wǎng)格,以及對于臟幾何、小面幾何和大型非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,ICEM也是合適的工具。
ANSYS Fluent Meshing的前身是TGrid,其本身的網(wǎng)格功能非常強大,在復雜、大型網(wǎng)格的生成方面獨具優(yōu)勢。但由于早期的TGrid圖形用戶界面(Graphical User Interface,GUI)過于簡單,多數(shù)操作要用快捷鍵實現(xiàn),使其曾一度在實際應用中被遺忘。近幾年,ANSYS對TGrid的GUI進行大力開發(fā),并將其重命名為Fluent Meshing。新版本在原始網(wǎng)格算法的基礎上,逐漸加入新的網(wǎng)格形式,且GUI友好、增加了流程化操作、改進了與CAD軟件的協(xié)同性,使用門檻大大降低。Fluent Meshing的網(wǎng)格形式以非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格為主,包括四面體、棱柱層、Cutcell、六面體核心、多面體等網(wǎng)格及混合網(wǎng)格。此外,Fluent Meshing提供幾何處理、網(wǎng)格編輯和完善的包面功能,對于大型、復雜或臟幾何,以及需要高質(zhì)量的貼體面網(wǎng)格的Fluent用戶,Fluent Meshing都是最佳選擇。
這三種軟件各有特點及適用范圍,但界限并不絕對,實際分析中可以根據(jù)項目需求和操作習慣自行選擇。
三種軟件劃分的網(wǎng)格如下:
ANSYS Meshing網(wǎng)格ANSYS ICEM CFD網(wǎng)格ANSYS Fluent Meshing網(wǎng)格本書具有以下特點:
1)內(nèi)容全面。涵蓋了ANSYS CFD前處理系列三個軟件的內(nèi)容,每一部分均詳細地講解了相關功能及操作。
2)案例豐富典型。案例由淺入深,既適合入門學習的讀者使用,也有高級功能供熟練應用的讀者進行拓展學習。
3)條理清晰、重點突出。本書寫作過程中融入了作者多年的應用經(jīng)驗和體會,可幫助讀者快速掌握功能關鍵點。
本書適用對象:本書可作為各行各業(yè)的CFD從業(yè)者及高等院校相關專業(yè)高年級本科生和研究生的參考工具書。
本書由王進、王鑫鑫、張丹編著,李倩倩、翟鄭佳、胡振偉、張福星和田可參與了本書的校對,在此表示衷心的感謝!此外,感謝機械工業(yè)出版社為本書出版而付出的辛勤勞動!
由于編著者水平有限,書中難免有不當或疏漏之處,敬請讀者朋友批評指正。
編著者
王進，西安交通大學博士，河北工業(yè)大學教授， 博士生導師，河北省杰出青年基金獲得者，河北省 先進儲能技術與裝備工程研究中心副主任， 九三學社成員，天津市科普作家協(xié)會會員。 曾在清華大學從事博士后研究工作，并于瑞典隆德大學和芬蘭拉彭蘭塔理工大學做訪問學者，于捷克布爾諾理工大學擔任研究員工作。任SCI期刊Energy Sources Part A-Recovery Utilization and Environmental Effects、Open Physics編委，期刊Frontiers in Thermal Engineering 副主編。長期從事能源科學與材料學、電磁學等交叉學科研究，主要方向為基于機器學習與增材制造的 換熱器設計優(yōu)化、納米材料強化傳熱技術(先進功 能納米流體、熱電材料與儲能材料等)、航空發(fā)動 機傳熱與冷卻技術等。發(fā)表SCI期刊論文90篇，各類學術論文200余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項，實用新型專利20余項，軟件著作權(quán)3項。
張丹，流體力學和計算結(jié)構(gòu)力學雙碩士，曾就職于國內(nèi)知名CAE仿真公司和德國CAE咨詢公司。有近15年CAE領域結(jié)構(gòu)和流體相關的專業(yè)應用開發(fā)、仿真工程應用實踐和數(shù)值計算研究工作經(jīng)驗。擅長流固耦合數(shù)值計算、流體動網(wǎng)格技術、結(jié)構(gòu)隱式靜 力和動力學仿真分析、多學科設計優(yōu)化技術，并且在仿真高性能云平臺開發(fā)和建設方面有豐富經(jīng)驗。
目錄
前言
第1篇ANSYS Meshing
第1章ANSYS Workbench平臺介紹
1.1ANSYS Workbench圖形用戶界面簡介
1.2在ANSYS Workbench中創(chuàng)建分析系統(tǒng)
1.3不同分析系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)連接
1.4Workbench文件的管理與保存
第2章ANSYS Meshing簡介
2.1ANSYS Meshing界面
2.2ANSYS Meshing常用概念
2.3Worksheet介紹
2.4案例:使用Worksheet定義NS
第3章ANSYS Meshing網(wǎng)格劃分方法
3.1網(wǎng)格劃分方法總體介紹
3.2四面體網(wǎng)格劃分方法
3.3六面體網(wǎng)格劃分方法
3.4裝配體網(wǎng)格劃分方法
3.5二維面體網(wǎng)格劃分方法
3.6選擇性網(wǎng)格劃分方法
3.7陣列網(wǎng)格劃分方法
第4章ANSYS Meshing全局網(wǎng)格控制介紹
4.1Defaults(默認)組的設置
4.2Sizing(尺寸)組的設置
4.3Inflation(膨脹層)組
4.4Quality(網(wǎng)格質(zhì)量)組
第5章ANSYS Meshing局部網(wǎng)格控制介紹
5.1Sizing尺寸控制
5.2Face Meshing映射面網(wǎng)格
5.3Mesh Copy網(wǎng)格復制
5.4Match Control匹配控制
5.5對稱控制
5.6Pinch收縮控制
5.7膨脹層控制
第6章其他常用功能
6.1虛拓撲
6.2Mesh Editing網(wǎng)格編輯
6.3與ANSYS ICEM CFD交互式網(wǎng)格劃分
第2篇ANSYS ICEM CFD
第1章ICEM功能簡介
1.1ICEM的功能特征
1.2ICEM界面和工具
第2章幾何處理
2.1幾何功能概述
2.2導入幾何
2.3打開幾何
2.4幾何設計工具
2.5案例:修補發(fā)動機幾何
第3章面網(wǎng)格
3.1面網(wǎng)格劃分流程
3.2全局網(wǎng)格設置
3.3局部面網(wǎng)格設置
3.4局部線網(wǎng)格設置
3.5計算面網(wǎng)格
3.6案例:飛機面網(wǎng)格劃分
第4章非結(jié)構(gòu)體網(wǎng)格
4.1劃分四面體網(wǎng)格常規(guī)流程
4.2網(wǎng)格類型
4.3輸入文件類型
4.4創(chuàng)建體(Body)
4.5網(wǎng)格方法Octree
4.6其他四面體網(wǎng)格方法
4.7四面體網(wǎng)格方法對比
4.8非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格選擇
4.9棱柱層網(wǎng)格
4.10案例:劃分飛機外流場網(wǎng)格
4.11案例:劃分發(fā)動機模型四面體網(wǎng)格
4.12案例:對STL幾何劃分四面體網(wǎng)格
第5章六面體網(wǎng)格基礎
5.1塊拓撲技術簡介
5.2塊劃分方法
5.3六面體網(wǎng)格對幾何的要求
5.4幾何和塊的命名
5.5劃分六面體網(wǎng)格的步驟
5.6自頂向下方法步驟
第6章Ogrid
6.1Ogrid定義和作用
6.2創(chuàng)建Ogrid
6.3為Ogrid添加面
6.4外Ogrid
6.5縮放Ogrid
6.6索引控制
6.7VORFN
6.8檢查網(wǎng)格切面
6.9基本塊結(jié)構(gòu)
6.10案例:劃分四通管六面體網(wǎng)格(一)
6.11案例:對2D彎管劃分映射網(wǎng)格
第7章六面體網(wǎng)格頂點操作
7.1合并頂點
7.2根據(jù)位置移動頂點
7.3排列頂點
7.4分割頂點
7.5案例:劃分四通管六面體網(wǎng)格(二)
7.6案例:Ogrid練習劃分半球面立方體網(wǎng)格
第8章六面體網(wǎng)格邊操作
8.1設定邊的網(wǎng)格參數(shù)
8.2創(chuàng)建分布鏈接
8.3延伸分割
8.4分割邊
8.5創(chuàng)建邊的鏈接
8.6匹配邊
8.7案例:提高網(wǎng)格質(zhì)量練習
8.8案例:外Ogrid及關聯(lián)邊網(wǎng)格分布練習
8.9案例:劃分導彈外流場六面體網(wǎng)格
第9章六面體網(wǎng)格面和塊的常用操作
9.1創(chuàng)建塊3D Bounding Box
9.2創(chuàng)建塊2D Surface Blocking
9.3創(chuàng)建塊2D Planar
9.4創(chuàng)建塊3D Multizone
9.5從頂點或面創(chuàng)建塊
9.6由2D塊創(chuàng)建3D塊
9.7分割面
9.8合并塊
9.9合并面
9.10轉(zhuǎn)變塊
9.11拉伸面創(chuàng)建3D塊
9.12坍塌塊
9.13創(chuàng)建周期網(wǎng)格
9.14常見塊拓撲結(jié)構(gòu)
9.15案例:用坍塌塊技術劃分葉片管道
9.16案例:合并塊拓撲
9.17案例:創(chuàng)建四面體和六面體的混合網(wǎng)格
9.18案例:對托架劃分六面體網(wǎng)格
9.19案例:用自底向上法劃分排氣歧管網(wǎng)格
9.20案例:用自底向上法生成周期六面體網(wǎng)格
9.21案例:用MultiZone方法劃分混合網(wǎng)格
第3篇ANSYS Fluent Meshing
第1章ANSYS Fluent Meshing功能簡介
第2章Fluent Meshing 圖形用戶界面
2.1功能區(qū)
2.2大綱視圖
2.3圖形窗口
第3章傳統(tǒng)Fluent Meshing工作流程
3.1傳統(tǒng)Fluent Meshing操作流程
3.2傳統(tǒng)Fluent Meshing工作流程操作案例
第4章Watertight工作流程
4.1Watertight支持的CAD幾何和網(wǎng)格文件
4.2Watertight在Fluent Meshing中的操作流程
4.3Watertight工作流程操作案例
第5章Fault-tolerant Meshing(FTM)工作流程
5.1Fault-tolerant Meshing(FTM)工作流程應用場景
5.2包面技術
5.3FTM關鍵技術
5.4FTM在Fluent Meshing中的操作流程
5.5FTM工作流程操作案例
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