ANSYS 14.5热流固耦合实战指南

ANSYS 14.5热流固耦合实战指南
出版时间：2014年版
内容简介
　　热流固耦合问题普遍存在于工程实际中，涉及核工业、石油化工、机械制造、能源、管道集输、造船、水利等领域。过去仿真技术水平不高，大多数模拟局限于流场分析或固体分析，没有很好地将两方面耦合起来，与实际存在一定的差距。现如今，仿真技术高速发展，使得多场耦合得以实现，已成为了解决工程问题的新利器。ANSYS是目前开展多场耦合分析相对成熟的软件，其Workbench平台界面友好，功能全面。《ANSYS 14.5热流固耦合实战指南》以ANSYS 14.5为蓝本，基于ANSYS的Workbench平台，利用Workbench中的Static Structure、FLUENT及Steady Thermal来实现流固、热固、热流固的单向以及双向耦合，列举了解决实际工程中所遇问题的思路及过程。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流固、热固、热流固耦合在工程中的应用。《ANSYS 14.5热流固耦合实战指南》可作为土木、建筑、水利、石油、储运、机械、自动化、过程装备等领域研究人员、教师、研究生和高年级本/专科生的学习指南，也可作为ANSYS 14.5自学者学习热流固耦合仿真技术的教学参考书，还可作为高等教育、培训机构开展耦合数值仿真教育的培训教材。
目　录
第1章　耦合分析基础　1
1．1　耦合基本方程　1
1．1．1　流体控制方程　2
1．1．2　固体控制方程　8
1．1．3　传热控制方程　8
1．1．4　耦合控制方程　8
1．2　ANSYS热流固耦合的实现　8
1．2．1　操作界面　8
1．2．2　单向耦合　12
1．2．3　双向耦合　13
1．3　小结　14
第2章　FLUENT动网格基础　15
2．1　动网格基础　15
2．1．1　动网格术语的定义　15
2．1．2　守恒型动网格流场计算方程　16
2．1．3　动网格模型的兼容性　16
2．2　体网格再生方法　18
2．2．1　铺层法简介　19
2．2．2　铺层法网格控制参数　20
2．2．3　弹性光顺法简介　20
2．2．4　弹性光顺法控制参数　21
2．2．5　局部重构法简介　22
2．2．6　局部重构法网格控制参数　24
2．2．7　动网格运动区域控制参数　24
2．3　小结　30
第3章　基于动网格铺层法的耦合分析实例　31
3．1　活塞运动模拟　31
3．1．1　案例简介与思路分析　31
3．1．2　几何建模　32
3．1．3　网格划分　33
3．1．4　FLUENT中的求解设置　34
3．1．5　结果后处理与分析　39
3．2　传送带传热模拟　42
3．2．1　案例简介与思路分析　42
3．2．2　几何建模　43
3．2．3　网格划分　45
3．2．4　FLUENT中的求解设置　48
3．2．5　结果后处理与分析　55
3．3　小结　59
第4章　基于动网格弹性光顺法的耦合分析实例　60
4．1　止回阀模拟　60
4．1．1　案例简介与思路分析　60
4．1．2　几何建模　61
4．1．3　网格划分　62
4．1．4　FLUENT中的求解设置　64
4．1．5　结果后处理与分析　71
4．2　活塞运动模拟　74
4．2．1　案例简介与思路分析　74
4．2．2　几何建模　75
4．2．3　网格划分　76
4．2．4　FLUENT中的求解设置　77
4．2．5　结果后处理与分析　84
4．3　小结　86
第5章　基于动网格局部重构法的耦合分析实例　87
5．1　子弹入水过程模拟　87
5．1．1　案例简介与思路分析　87
5．1．2　几何建模　89
5．1．3　网格划分　91
5．1．4　FLUENT中的求解设置　93
5．1．5　结果后处理与分析　101
5．2　齿轮泵内流场模拟　103
5．2．1　案例简介与思路分析　103
5．2．2　几何建模　104
5．2．3　网格划分　105
5．2．4　FLUENT中的求解设置　106
5．2．5　结果后处理与分析　113
5．3　子弹弹膛内运动模拟　115
5．3．1　案例简介与思路分析　115
5．3．2　几何建模　116
5．3．3　网格划分　119
5．3．4　FLUENT中的求解设置　121
5．3．5　结果后处理与分析　127
5．4　偏心旋转钻杆周围流场模拟　131
5．4．1　案例简介与思路分析　131
5．4．2　几何建模　132
5．4．3　网格划分　134
5．4．4　FLUENT中的求解设置　136
5．4．5　结果后处理与分析　143
5．5　小结　147
第6章　T型管稳态热固耦合计算　148
6．1　案例简介与思路分析　148
6．2　几何建模　149
6．3　流场网格划分　156
6．4　FLUENT中的求解设置　158
6．5　流场分析后处理　164
6．6　结构网格划分　165
6．7　结构加载与求解　166
6．8　结构分析后处理　168
6．9　小结　168
第7章　玻璃奶瓶的热固耦合计算　169
7．1　案例简介与思路分析　169
7．2　几何建模　170
7．3　网格划分　175
7．4　FLUENT中的求解设置　177
7．5　结果分析　183
7．6　小结　184
第8章　风吹树摆的流固耦合计算　185
8．1　案例简介与思路分析　185
8．2　几何建模　186
8．3　流场网格划分　190
8．4　FLUENT中的求解设置　192
8．5　流场分析后处理　194
8．6　结构网格划分　197
8．7　结构加载与求解　198
8．8　结构分析后处理　200
8．9　小结　200
第9章　测速毕托管的流固耦合计算　201
9．1　案例简介与思路分析　201
9．2　几何建模　202
9．3　流场网格划分　206
9．4　FLUENT中的求解设置　207
9．5　流场分析后处理　211
9．6　结构网格划分　213
9．7　结构加载与求解　214
9．8　结构分析后处理　216
9．9　小结　216
第10章　水流冲击桥墩的流固耦合计算　217
10．1　案例简介与思路分析　217
10．2　几何建模　218
10．3　流场网格划分　222
10．4　FLUENT中的求解设置　223
10．5　流场分析后处理　228
10．6　结构网格划分　230
10．7　结构加载与求解　231
10．8　结构分析后处理　233
10．9　小结　233
第11章　射流冲击平板的流固耦合计算　234
11．1　案例简介与思路分析　234
11．2　几何建模　235
11．3　流场网格划分　239
11．4　FLUENT中的求解设置　240
11．5　流场分析后处理　244
11．6　结构网格划分　246
11．7　一端固定时结构加载与求解　247
11．8　一端固定时结构分析后处理　249
11．9　两端固定时结构加载与求解　250
11．10　两端固定时结构分析后处理　251
11．11　小结　252
第12章　输油弯管的流固耦合计算　253
12．1　案例简介与思路分析　253
12．2　几何建模　254
12．3　流场网格划分　260
12．4　FLUENT中的求解设置　261
12．5　流场分析后处理　264
12．6　结构网格划分　265
12．7　结构加载与求解　266
12．8　结构分析后处理　268
12．9　小结　268
第13章　针形阀的流固耦合计算　269
13．1　案例简介与思路分析　269
13．2　几何建模　270
13．3　流场网格划分　278
13．4　FLUENT中的求解设置　279
13．5　流场结果分析　283
13．6　结构网格划分　284
13．7　结构加载与求解　284
13．8　结果后处理与分析　286
13．9　小结　287
第14章　盲通管的流固耦合计算　288
14．1　案例简介与思路分析　288
14．2　几何建模　289
14．3　流场网格划分　295
14．4　FLUENT中的求解设置　296
14．5　流场分析后处理　299
14．6　结构网格划分　300
14．7　结构加载与求解　301
14．8　结构分析后处理　302
14．9　小结　302
第15章　血管的流固耦合计算　303
15．1　案例简介与思路分析　303
15．2　几何建模　304
15．3　流场网格划分　307
15．4　FLUENT中的求解设置　309
15．5　流场分析后处理　312
15．6　结构网格划分　314
15．7　结构加载与求解　315
15．8　结构分析后处理　317
15．9　小结　317
第16章　换热管的热流固耦合计算　318
16．1　案例简介与思路分析　318
16．2　几何建模　320
16．3　流场网格划分　326
16．4　FLUENT中的求解设置　329
16．5　流场结果分析　334
16．6　热分析结构网格划分　335
16．7　热边界加载与求解　337
16．8　热分析后处理　338
16．9　应力分析结构网格划分　338
16．10　应力加载与求解　339
16．11　应力分析后处理　341
16．12　小结　341
第17章　海底管道的双向流固耦合计算　342
17．1　案例简介与思路分析　342
17．2　几何建模　343
17．3　流场网格划分　351
17．4　FLUENT中的求解设置　352
17．5　结构网格划分　357
17．6　结构加载与设置　359
17．7　流固耦合解算设置　360
17．8　结果分析与后处理　361
17．9　小结　365
参考文献　366