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第1章 概述1

练习题5

第2章 流场数值模拟数学模型及定解条件6

2.1 可压缩非定常黏性流数学模型6

2.2 不可压缩非定常黏性流数学模型8

2.3 无黏流数学模型9

2.4 常用的模型方程9

2.5 偏微分方程的数学性质及其与流体运动的关系10

2.5.1 拟线性偏微分方程组的分类方法10

2.5.2 偏微分方程组分类的通用方法13

2.5.3 流体力学控制方程类型分析14

2.6 流体力学问题的定解条件18

练习题20

第3章 有限差分近似及其数学性质21

3.1 差分格式和精度分析21

3.1.1 一阶偏导数差分格式22

3.1.2 二阶偏导数差分格式24

3.1.3 差分方程25

3.2 差分方程的数学性质27

练习题36

第4章 模型方程的常用差分格式37

4.1 对流方程差分格式37

4.2 扩散方程差分格式39

4.3 对流-扩散方程差分格式40

4.4 计算实例——两平行平板间非定常流41

4.5 多维问题的几种常用差分格式44

练习题49

第5章 不可压缩流场的数值计算50

5.1 不可压缩流场计算的流函数涡量法50

5.1.1 不可压缩无黏流场计算的流函数涡量法50

5.1.2 计算实例——内置方形体的突然扩张通道流57

5.1.3 不可压缩黏性流场计算的流函数涡量法59

5.1.4 计算实例——平板驱动方腔内流场计算62

5.2 不可压缩黏性流求解的原始变量法64

5.2.1 不可压缩流基本方程分析64

5.2.2 人工压缩性方法65

5.2.3 压力修正方法67

5.2.4 边界条件70

练习题71

第6章 可压缩流场的数值计算72

6.1 MacCormack格式72

6.1.1 对流模型方程的MacCormack格式72

6.1.2 一维欧拉方程的MacCormack格式74

6.1.3 多维欧拉方程的MacCormack格式75

6.2 多步龙格-库塔格式76

6.2.1 一维欧拉方程的四步龙格-库塔格式76

6.2.2 二维欧拉方程的四步龙格-库塔格式78

6.3 矢通量分裂差分格式78

6.3.1 一维欧拉方程逆风差分78

6.3.2 维欧拉方程逆风差分81

6.4 TVD格式和总变差82

6.4.1 总变差及其衰减83

6.4.2 TVD格式84

6.5 隐式时间离散86

6.6 可压缩黏性流的差分计算88

6.7 计算举例——超音速平板流的数值计算89

练习题92

第7章 流场网格生成93

7.1 贴体坐标93

7.2 坐标转换关系95

7.2.1 一维坐标转换96

7.2.2 二维和三维坐标转换96

7.2.3 任意曲线坐标系下的基本方程97

7.3 网格生成98

7.3.1 代数生成方法99

7.3.2 微分方程生成方法101

7.3.3 壁面处网格正交性分析105

7.3.4 自适应网格简介106

7.3.5 计算网格生成实例——卡门翼型绕流计算网格109

练习题111

第8章 三维紊流平均流的有限差分计算112

8.1 紊流流动计算方法分类112

8.2 三维紊流平均流N-S方程113

8.3 紊流模型方程114

8.3.1 Baldwin-Lomax模型的双层代数紊流模型115

8.3.2 κ-ε方程紊流模型115

8.4 控制方程的空间离散116

8.5 人工黏性117

8.6 控制方程的时间离散119

8.7 加速技术119

8.7.1 局部时间步长119

8.7.2 隐式残值光顺120

练习题121

第9章 流场计算多重网格加速方法122

9.1 迭代法的误差衰减122

9.2 多重网格法的计算过程124

9.3 非定常N-S方程多重网格法计算过程129

练习题130

第10章 Fluent软件基础知识与基本操作131

10.1 软件概述131

10.1.1 软件构成131

10.1.2 适用范围131

10.2 启动方法132

10.3 用户界面136

10.3.1 图形用户界面136

10.3.2 文字用户界面139

10.4 文件读入与输出141

10.4.1 读入网格文件141

10.4.2 读写算例和数据文件143

10.4.3 创建与读取日志文件144

10.4.4 读写边界函数分布文件146

10.4.5 读写边界条件148

10.4.6 保存图像文件148

10.4.7 导出数据149

10.5 单位设置150

10.5.1 单位限制150

10.5.2 网格数据单位151

10.5.3 Fluent内部单位制151

10.5.4 调整数据单位151

10.6 计算策略152

10.6.1 制订计划152

10.6.2 计算步骤153

10.7 计算方法154

10.8 物性参数156

10.8.1 物性参数设定界面156

10.8.2 密度设置159

10.8.3 黏性162

10.8.4 热传导系数165

10.8.5 热容167

10.8.6 操作压强168

10.9 边界条件169

10.9.1 边界条件概述170

10.9.2 进口边界173

10.9.3 出口边界181

10.9.4 其他常用边界185

10.9.5 体积区域条件195

10.10 湍流模型197

10.10.1 湍流模型简介197

10.10.2 Spalart-Allmaras模型198

10.10.κ-ε湍流模型199

10.10.4 κ-ω湍流模型200

10.10.5 雷诺应力模型（RSM）201

10.10.6 近壁面流动处理201

10.10.7 湍流模拟近壁处网格划分规则205

10.11 小结206

第11章 网格生成软件介绍与基本操作207

11.1 网格基本知识207

11.1.1 网格划分的几何要素207

11.1.2 网格形状与拓扑结构208

11.2 Gambit软件210

11.2.1 软件介绍与功能210

11.2.2 用户界面211

11.2.3 基本操作212

11.2.4 命令功能介绍212

11.2.5 二维轴对称喷嘴自由射流计算网格213

11.2.6 二维平面叶栅计算网格生成224

11.2.7 三维叶片计算网格生成235

11.3 Icem软件240

11.3.1 软件介绍与功能240

11.3.2 软件操作界面241

11.3.3 基本操作245

11.3.4 网格生成流程246

11.3.5 非结构网格生成方法246

11.3.6 二维结构网格生成方法256

11.3.7 三维结构网格生成方法267

11.4 小结270

第12章 流场计算实例271

12.1 拉瓦尔喷管流场271

12.1.1 问题描述271

12.1.2 计算设置272

12.1.3 计算结果输出与显示281

12.2 进气道流场284

12.2.1 问题描述284

12.2.2 计算设置284

12.2.3 计算结果输出与显示290

12.3 二维平面叶栅流场计算293

12.3.1 问题描述293

12.3.2 计算设置293

12.3.3 计算结果输出与显示300

12.4 三维叶栅流场计算303

12.4.1 问题描述303

12.4.2 计算设置304

12.4.3 计算结果输出与显示311

12.5 燃烧及化学反应计算314

12.5.1 问题描述314

12.5.2 计算设置315

12.5.3 计算结果输出与显示327

12.6 小结330

第13章 计算结果后处理方法331

13.1 Tecplot软件331

13.1.1 软件介绍与功能331

13.1.2 用户界面331

13.1.3 基本操作331

13.2 二维流场处理338

13.3 三维流场处理348

13.4 小结361

参考文献362