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FLUENT CFD工程仿真实战指南 [朱红钧 编著] 2014年版
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资料介绍
FLUENT CFD工程仿真实战指南
作者：朱红钧 编著
出版时间：2014年版
内容简介
FLUENT为通用的CFD软件包，已在石油工程领域有广泛应用，可以模拟地层、井筒及地面集输管线内的油、气、水、泥浆、非牛顿流体等的流动情况，也可以开展石油工程领域相关工具的基于流场分布的结构优化设计，如节流阀、整流器、旋流器、分离器等。《FLUENT CFD工程仿真实战指南》将以FLUENT 14.5为蓝本，列举利用FLUENT解决石油工程领域所遇实际问题的思路及过程。全书以“功能讲解+思路分析+应用过程+视频讲解”的方式，通过大量实例全面介绍FLUENT在石油工程中的应用。 《FLUENT CFD工程仿真实战指南》可作为核工业、石油化工、机械制造、能源、管道集输等领域研究人员的参考书，也可作为FLUENT 14.5自学者提高与进阶的学习宝典，还可作为各大院校教育、培训机构的专业教材。
目录
第1章 计算流体力学基础 1
1．1 流体力学基本理论 1
1．1．1 流体的物理性质 1
1．1．2 流体的分类 4
1．1．3 作用于流体上的力 5
1．2 CFD基本方程 6
1．2．1 流体力学的连续性方程 6
1．2．2 流体力学的动量方程 6
1．2．3 流体力学的能量方程 8
1．2．4 湍流模型 8
1．2．5 气体状态方程 14
1．2．6 初始条件与边界条件 15
1．3 流体分析的发展 17
1．3．1 CFD的提出 17
1．3．2 通用CFD软件现状 17
1．3．3 CFD数值计算过程 19
1．3．4 CFD应用领域 20
1．4 小结 21
第2章 FLUENT 14．5简介 22
2．1 FLUENT 14．5软件特性 22
2．1．1 FLUENT软件特性 22
2．1．2 FLUENT 14．5的新特性 23
2．2 FLUENT 14．5的操作界面 28
2．2．1 FLUENT 14．5的打开 28
2．2．2 FLUENT 14．5图形界面 28
2．2．3 FLUENT 14．5文本界面 32
2．3 FLUENT 14．5基本操作 32
2．3．1 图形控制及鼠标使用 32
2．3．2 网格读入 33
2．3．3 模型设置 34
2．3．4 材料属性设置 35
2．3．5 计算域材料选择 35
2．3．6 流体相设置 36
2．3．7 边界条件设置 36
2．3．8 参考值设置 36
2．3．9 算法设置 37
2．3．10 监视参数设置 37
2．3．11 计算初始化设置 38
2．3．12 迭代计算设置 38
2．3．13 结果查看 39
2．3．14 结果保存 39
2．4 FLUENT 14．5模型 40
2．4．1 湍流模型 40
2．4．2 传热模型 40
2．4．3 多相流模型 41
2．4．4 离散相模型 42
2．4．5 组分输运与化学反应模型 42
2．4．6 凝固与融化模型 43
2．4．7 声学模型 43
2．4．8 动网格模型 44
2．4．9 UDF的使用 45
2．5 FLUENT 14．5基础实例演示 46
2．5．1 案例简介与思路分析 46
2．5．2 几何建模 47
2．5．3 网格划分 47
2．5．4 FLUENT中的求解设置 49
2．5．5 结果后处理与分析 53
2．6 小结 54
第3章 模拟计算前处理 55
3．1 Gambit 2．4．6的应用 55
3．1．1 Gambit 2．4．6基本界面 55
3．1．2 Gambit 2．4．6几何建模 57
3．1．3 Gambit 2．4．6网格划分 60
3．1．4 Gambit 2．4．6基础实例演示 63
3．2 ICEM CFD 14．5的应用 68
3．2．1 ICEM CFD 14．5基本界面 68
3．2．2 ICEM CFD 14．5几何建模 70
3．2．3 ICEM CFD 14．5网格划分 70
3．2．4 ICEM CFD 14．5基础实例演示 72
3．3 小结 75
第4章 模拟计算后处理 76
4．1 FLUENT内置后处理 76
4．1．1 图形显示 76
4．1．2 曲线绘制 80
4．1．3 报告分析 81
4．1．4 数据输出 82
4．2 Tecplot后处理 83
4．2．1 数据输入 83
4．2．2 图形显示 84
4．3 CFD-Post通用后处理 89
4．3．1 图形绘制 90
4．3．2 曲线绘制 91
4．3．3 报告制作 92
4．4 小结 92
第5章 钻井工程中的应用 93
5．1 概述 93
5．2 空气钻井环空气固两相流动模拟 96
5．2．1 案例简介与思路分析 96
5．2．2 几何建模 97
5．2．3 网格划分 99
5．2．4 FLUENT中的求解设置 100
5．2．5 结果后处理与分析 108
5．3 气侵过程环空气液两相流动模拟 110
5．3．1 案例简介与思路分析 110
5．3．2 几何建模 112
5．3．3 网格划分 114
5．3．4 FLUENT中的求解设置 116
5．3．5 结果后处理与分析 122
5．4 井底喷嘴射流分析 123
5．4．1 案例简介与思路分析 123
5．4．2 几何建模 125
5．4．3 网格划分 128
5．4．4 FLUENT中的求解设置 131
5．4．5 结果后处理与分析 135
5．5 泡沫冲砂洗井模拟 138
5．5．1 案例简介与思路分析 138
5．5．2 几何建模 140
5．5．3 网格划分 143
5．5．4 FLUENT中的求解设置 145
5．5．5 结果后处理与分析 150
5．6 小结 152
第6章 采油气工程中的应用 153
6．1 概述 153
6．2 井下节流流场与温度场模拟 155
6．2．1 案例简介与思路分析 155
6．2．2 几何建模 156
6．2．3 网格划分 157
6．2．4 FLUENT中的求解设置 158
6．2．5 结果后处理与分析 162
6．3 文丘里管内原油流动分析 163
6．3．1 案例简介与思路分析 163
6．3．2 几何建模 165
6．3．3 网格划分 168
6．3．4 FLUENT中的求解设置 169
6．3．5 结果后处理与分析 171
6．4 T型管内天然气流动分析 172
6．4．1 案例简介与思路分析 172
6．4．2 几何建模 173
6．4．3 网格划分 176
6．4．4 FLUENT中的求解设置 178
6．4．5 结果后处理与分析 180
6．5 上升管内油气两相流动模拟 180
6．5．1 案例简介与思路分析 180
6．5．2 几何建模 181
6．5．3 网格划分 182
6．5．4 FLUENT中的求解设置 183
6．5．5 结果后处理与分析 186
6．6 井口采油树油流流场模拟 187
6．6．1 案例简介与思路分析 187
6．6．2 几何建模 188
6．6．3 网格划分 189
6．6．4 FLUENT中的求解设置 192
6．6．5 结果后处理与分析 196
6．7 油管接头J型区涡流场模拟 199
6．7．1 案例简介与思路分析 199
6．7．2 几何建模 200
6．7．3 网格划分 201
6．7．4 FLUENT中的求解设置 202
6．7．5 结果后处理与分析 209
6．8 小结 212
第7章 油气田地面工程中的应用 213
7．1 概述 214
7．2 突变管内油水两相流动分析 216
7．2．1 案例简介与思路分析 216
7．2．2 几何建模 217
7．2．3 网格划分 217
7．2．4 FLUENT中的求解设置 218
7．2．5 结果后处理与分析 222
7．3 弯管内油水两相流动分析 223
7．3．1 案例简介与思路分析 223
7．3．2 几何建模 224
7．3．3 网格划分 227
7．3．4 FLUENT中的求解设置 229
7．3．5 结果后处理与分析 232
7．4 节流阀内油品流动分析 233
7．4．1 案例简介与思路分析 233
7．4．2 几何建模 234
7．4．3 网格划分 235
7．4．4 FLUENT中的求解设置 236
7．4．5 结果后处理与分析 239
7．5 输气管道泄漏扩散分析 240
7．5．1 案例简介与思路分析 240
7．5．2 几何建模 242
7．5．3 网格划分 242
7．5．4 FLUENT中的求解设置 243
7．5．5 结果后处理与分析 247
7．6 热油管道温降分析 248
7．6．1 案例简介与思路分析 248
7．6．2 几何建模 249
7．6．3 网格划分 251
7．6．4 FLUENT中的求解设置 253
7．6．5 结果后处理与分析 259
7．7 油水分离器仿真模拟 260
7．7．1 案例简介与思路分析 260
7．7．2 几何建模 262
7．7．3 网格划分 268
7．7．4 FLUENT中的求解设置 268
7．7．5 结果后处理与分析 272
7．8 液固两相流冲刷腐蚀模拟 275
7．8．1 案例简介与思路分析 275
7．8．2 几何建模 276
7．8．3 网格划分 277
7．8．4 FLUENT中的求解设置 278
7．8．5 结果后处理与分析 282
7．9 甲烷燃烧器模拟 283
7．9．1 案例简介与思路分析 284
7．9．2 几何建模 284
7．9．3 网格划分 285
7．9．4 FLUENT中的求解设置 286
7．9．5 结果后处理与分析 291
7．10 小结 292
第8章 海洋油气工程中的应用 293
8．1 概述 293
8．2 海洋平台桩基冲刷分析 295
8．2．1 案例简介与思路分析 295
8．2．2 几何建模 296
8．2．3 网格划分 298
8．2．4 FLUENT中的求解设置 300
8．2．5 结果后处理与分析 305
8．3 海洋立管绕流分析 307
8．3．1 案例简介与思路分析 307
8．3．2 几何建模 308
8．3．3 网格划分 309
8．3．4 FLUENT中的求解设置 310
8．3．5 结果后处理与分析 313
8．4 二维数值造波 314
8．4．1 案例简介与思路分析 314
8．4．2 几何建模 315
8．4．3 网格划分 316
8．4．4 FLUENT中的求解设置 317
8．4．5 结果后处理与分析 324
8．5 平台储罐天然气泄漏扩散模拟 327
8．5．1 案例简介与思路分析 327
8．5．2 几何建模 329
8．5．3 网格划分 331
8．5．4 FLUENT中的求解设置 332
8．5．5 结果后处理与分析 339
8．6 水力旋流器油水分离模拟 340
8．6．1 案例简介与思路分析 341
8．6．2 几何建模 342
8．6．3 网格划分 344
8．6．4 FLUENT中的求解设置 346
8．6．5 结果后处理与分析 349
8．7 小结 351
作者：朱红钧 编著
出版时间：2014年版
内容简介
FLUENT为通用的CFD软件包，已在石油工程领域有广泛应用，可以模拟地层、井筒及地面集输管线内的油、气、水、泥浆、非牛顿流体等的流动情况，也可以开展石油工程领域相关工具的基于流场分布的结构优化设计，如节流阀、整流器、旋流器、分离器等。《FLUENT CFD工程仿真实战指南》将以FLUENT 14.5为蓝本，列举利用FLUENT解决石油工程领域所遇实际问题的思路及过程。全书以“功能讲解+思路分析+应用过程+视频讲解”的方式，通过大量实例全面介绍FLUENT在石油工程中的应用。 《FLUENT CFD工程仿真实战指南》可作为核工业、石油化工、机械制造、能源、管道集输等领域研究人员的参考书，也可作为FLUENT 14.5自学者提高与进阶的学习宝典，还可作为各大院校教育、培训机构的专业教材。
目录
第1章 计算流体力学基础 1
1．1 流体力学基本理论 1
1．1．1 流体的物理性质 1
1．1．2 流体的分类 4
1．1．3 作用于流体上的力 5
1．2 CFD基本方程 6
1．2．1 流体力学的连续性方程 6
1．2．2 流体力学的动量方程 6
1．2．3 流体力学的能量方程 8
1．2．4 湍流模型 8
1．2．5 气体状态方程 14
1．2．6 初始条件与边界条件 15
1．3 流体分析的发展 17
1．3．1 CFD的提出 17
1．3．2 通用CFD软件现状 17
1．3．3 CFD数值计算过程 19
1．3．4 CFD应用领域 20
1．4 小结 21
第2章 FLUENT 14．5简介 22
2．1 FLUENT 14．5软件特性 22
2．1．1 FLUENT软件特性 22
2．1．2 FLUENT 14．5的新特性 23
2．2 FLUENT 14．5的操作界面 28
2．2．1 FLUENT 14．5的打开 28
2．2．2 FLUENT 14．5图形界面 28
2．2．3 FLUENT 14．5文本界面 32
2．3 FLUENT 14．5基本操作 32
2．3．1 图形控制及鼠标使用 32
2．3．2 网格读入 33
2．3．3 模型设置 34
2．3．4 材料属性设置 35
2．3．5 计算域材料选择 35
2．3．6 流体相设置 36
2．3．7 边界条件设置 36
2．3．8 参考值设置 36
2．3．9 算法设置 37
2．3．10 监视参数设置 37
2．3．11 计算初始化设置 38
2．3．12 迭代计算设置 38
2．3．13 结果查看 39
2．3．14 结果保存 39
2．4 FLUENT 14．5模型 40
2．4．1 湍流模型 40
2．4．2 传热模型 40
2．4．3 多相流模型 41
2．4．4 离散相模型 42
2．4．5 组分输运与化学反应模型 42
2．4．6 凝固与融化模型 43
2．4．7 声学模型 43
2．4．8 动网格模型 44
2．4．9 UDF的使用 45
2．5 FLUENT 14．5基础实例演示 46
2．5．1 案例简介与思路分析 46
2．5．2 几何建模 47
2．5．3 网格划分 47
2．5．4 FLUENT中的求解设置 49
2．5．5 结果后处理与分析 53
2．6 小结 54
第3章 模拟计算前处理 55
3．1 Gambit 2．4．6的应用 55
3．1．1 Gambit 2．4．6基本界面 55
3．1．2 Gambit 2．4．6几何建模 57
3．1．3 Gambit 2．4．6网格划分 60
3．1．4 Gambit 2．4．6基础实例演示 63
3．2 ICEM CFD 14．5的应用 68
3．2．1 ICEM CFD 14．5基本界面 68
3．2．2 ICEM CFD 14．5几何建模 70
3．2．3 ICEM CFD 14．5网格划分 70
3．2．4 ICEM CFD 14．5基础实例演示 72
3．3 小结 75
第4章 模拟计算后处理 76
4．1 FLUENT内置后处理 76
4．1．1 图形显示 76
4．1．2 曲线绘制 80
4．1．3 报告分析 81
4．1．4 数据输出 82
4．2 Tecplot后处理 83
4．2．1 数据输入 83
4．2．2 图形显示 84
4．3 CFD-Post通用后处理 89
4．3．1 图形绘制 90
4．3．2 曲线绘制 91
4．3．3 报告制作 92
4．4 小结 92
第5章 钻井工程中的应用 93
5．1 概述 93
5．2 空气钻井环空气固两相流动模拟 96
5．2．1 案例简介与思路分析 96
5．2．2 几何建模 97
5．2．3 网格划分 99
5．2．4 FLUENT中的求解设置 100
5．2．5 结果后处理与分析 108
5．3 气侵过程环空气液两相流动模拟 110
5．3．1 案例简介与思路分析 110
5．3．2 几何建模 112
5．3．3 网格划分 114
5．3．4 FLUENT中的求解设置 116
5．3．5 结果后处理与分析 122
5．4 井底喷嘴射流分析 123
5．4．1 案例简介与思路分析 123
5．4．2 几何建模 125
5．4．3 网格划分 128
5．4．4 FLUENT中的求解设置 131
5．4．5 结果后处理与分析 135
5．5 泡沫冲砂洗井模拟 138
5．5．1 案例简介与思路分析 138
5．5．2 几何建模 140
5．5．3 网格划分 143
5．5．4 FLUENT中的求解设置 145
5．5．5 结果后处理与分析 150
5．6 小结 152
第6章 采油气工程中的应用 153
6．1 概述 153
6．2 井下节流流场与温度场模拟 155
6．2．1 案例简介与思路分析 155
6．2．2 几何建模 156
6．2．3 网格划分 157
6．2．4 FLUENT中的求解设置 158
6．2．5 结果后处理与分析 162
6．3 文丘里管内原油流动分析 163
6．3．1 案例简介与思路分析 163
6．3．2 几何建模 165
6．3．3 网格划分 168
6．3．4 FLUENT中的求解设置 169
6．3．5 结果后处理与分析 171
6．4 T型管内天然气流动分析 172
6．4．1 案例简介与思路分析 172
6．4．2 几何建模 173
6．4．3 网格划分 176
6．4．4 FLUENT中的求解设置 178
6．4．5 结果后处理与分析 180
6．5 上升管内油气两相流动模拟 180
6．5．1 案例简介与思路分析 180
6．5．2 几何建模 181
6．5．3 网格划分 182
6．5．4 FLUENT中的求解设置 183
6．5．5 结果后处理与分析 186
6．6 井口采油树油流流场模拟 187
6．6．1 案例简介与思路分析 187
6．6．2 几何建模 188
6．6．3 网格划分 189
6．6．4 FLUENT中的求解设置 192
6．6．5 结果后处理与分析 196
6．7 油管接头J型区涡流场模拟 199
6．7．1 案例简介与思路分析 199
6．7．2 几何建模 200
6．7．3 网格划分 201
6．7．4 FLUENT中的求解设置 202
6．7．5 结果后处理与分析 209
6．8 小结 212
第7章 油气田地面工程中的应用 213
7．1 概述 214
7．2 突变管内油水两相流动分析 216
7．2．1 案例简介与思路分析 216
7．2．2 几何建模 217
7．2．3 网格划分 217
7．2．4 FLUENT中的求解设置 218
7．2．5 结果后处理与分析 222
7．3 弯管内油水两相流动分析 223
7．3．1 案例简介与思路分析 223
7．3．2 几何建模 224
7．3．3 网格划分 227
7．3．4 FLUENT中的求解设置 229
7．3．5 结果后处理与分析 232
7．4 节流阀内油品流动分析 233
7．4．1 案例简介与思路分析 233
7．4．2 几何建模 234
7．4．3 网格划分 235
7．4．4 FLUENT中的求解设置 236
7．4．5 结果后处理与分析 239
7．5 输气管道泄漏扩散分析 240
7．5．1 案例简介与思路分析 240
7．5．2 几何建模 242
7．5．3 网格划分 242
7．5．4 FLUENT中的求解设置 243
7．5．5 结果后处理与分析 247
7．6 热油管道温降分析 248
7．6．1 案例简介与思路分析 248
7．6．2 几何建模 249
7．6．3 网格划分 251
7．6．4 FLUENT中的求解设置 253
7．6．5 结果后处理与分析 259
7．7 油水分离器仿真模拟 260
7．7．1 案例简介与思路分析 260
7．7．2 几何建模 262
7．7．3 网格划分 268
7．7．4 FLUENT中的求解设置 268
7．7．5 结果后处理与分析 272
7．8 液固两相流冲刷腐蚀模拟 275
7．8．1 案例简介与思路分析 275
7．8．2 几何建模 276
7．8．3 网格划分 277
7．8．4 FLUENT中的求解设置 278
7．8．5 结果后处理与分析 282
7．9 甲烷燃烧器模拟 283
7．9．1 案例简介与思路分析 284
7．9．2 几何建模 284
7．9．3 网格划分 285
7．9．4 FLUENT中的求解设置 286
7．9．5 结果后处理与分析 291
7．10 小结 292
第8章 海洋油气工程中的应用 293
8．1 概述 293
8．2 海洋平台桩基冲刷分析 295
8．2．1 案例简介与思路分析 295
8．2．2 几何建模 296
8．2．3 网格划分 298
8．2．4 FLUENT中的求解设置 300
8．2．5 结果后处理与分析 305
8．3 海洋立管绕流分析 307
8．3．1 案例简介与思路分析 307
8．3．2 几何建模 308
8．3．3 网格划分 309
8．3．4 FLUENT中的求解设置 310
8．3．5 结果后处理与分析 313
8．4 二维数值造波 314
8．4．1 案例简介与思路分析 314
8．4．2 几何建模 315
8．4．3 网格划分 316
8．4．4 FLUENT中的求解设置 317
8．4．5 结果后处理与分析 324
8．5 平台储罐天然气泄漏扩散模拟 327
8．5．1 案例简介与思路分析 327
8．5．2 几何建模 329
8．5．3 网格划分 331
8．5．4 FLUENT中的求解设置 332
8．5．5 结果后处理与分析 339
8．6 水力旋流器油水分离模拟 340
8．6．1 案例简介与思路分析 341
8．6．2 几何建模 342
8．6．3 网格划分 344
8．6．4 FLUENT中的求解设置 346
8．6．5 结果后处理与分析 349
8．7 小结 351
