基本介紹
- 書名：FLUENT CFD工程仿真實戰指南
- 出版社：人民郵電出版社
- 頁數：351頁
- 開本：16
- 品牌：人民郵電出版社
- 作者：朱紅鈞
- 出版日期：2014年9月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7115363773
內容簡介,圖書目錄,名人推薦,
內容簡介
本書將以Fluent 14.5為藍本，列舉CFD技術在工程領域所遇實際問題的解決思路及運用過程。本書配有光碟，包括套用實例的起始檔案和結果檔案，並將所有實例的操作過程錄製成多媒體動畫。
本書主要針對工業領域涉及的複雜流體流動問題進行仿真分析介紹，區別於Fluent軟體功能和模型的簡單介紹，重在結合現場實際問題開展仿真研究，能夠填補空白。
本書作者長期從事Fluent在工程領域的仿真研究工作，發表論文80餘篇，其中SCI收錄論文10篇，EI收錄論文12篇，出版著作3本、教材2本，申報及獲準發明專利32項，具有較高的知名度。
本書主要針對工業領域涉及的複雜流體流動問題進行仿真分析介紹，區別於Fluent軟體功能和模型的簡單介紹，重在結合現場實際問題開展仿真研究，能夠填補空白。
本書作者長期從事Fluent在工程領域的仿真研究工作，發表論文80餘篇，其中SCI收錄論文10篇，EI收錄論文12篇，出版著作3本、教材2本，申報及獲準發明專利32項，具有較高的知名度。
圖書目錄
第1章 計算流體力學基礎 1
1.1 流體力學基本理論 1
1.1.1 流體的物理性質 1
1.1.2 流體的分類 4
1.1.3 作用於流體上的力 5
1.2 CFD基本方程 6
1.2.1 流體力學的連續性方程 6
1.2.2 流體力學的動量方程 6
1.2.3 流體力學的能量方程 8
1.2.4 湍流模型 8
1.2.5 氣體狀態方程 14
1.2.6 初始條件與邊界條件 15
1.3 流體分析的發展 17
1.3.1 CFD的提出 17
1.3.2 通用CFD軟體現狀 17
1.3.3 CFD數值計算過程 19
1.3.4 CFD套用領域 20
1.4 小結 21
第2章 FLUENT14.5簡介 22
2.1 FLUENT14.5軟體特性 22
2.1.1 FLUENT軟體特性 22
2.1.2 FLUENT14.5的新特性 23
2.2 FLUENT14.5的操作界面 28
2.2.1 FLUENT14.5的打開 28
2.2.2 FLUENT14.5圖形界面 28
2.2.3 FLUENT14.5文本界面 32
2.3 FLUENT14.5基本操作 32
2.3.1 圖形控制及滑鼠使用 32
2.3.2 格線讀入 33
2.3.3 模型設定 34
2.3.4 材料屬性設定 35
2.3.5 計算域材料選擇 35
2.3.6 流體相設定 36
2.3.7 邊界條件設定 36
2.3.8 參考值設定 36
2.3.9 算法設定 37
2.3.10 監視參數設定 37
2.3.11 計算初始化設定 38
2.3.12 疊代計算設定 38
2.3.13 結果查看 39
2.3.14 結果保存 39
2.4 FLUENT14.5模型 40
2.4.1 湍流模型 40
2.4.2 傳熱模型 40
2.4.3 多相流模型 41
2.4.4 離散相模型 42
2.4.5 組分輸運與化學反應模型 42
2.4.6 凝固與融化模型 43
2.4.7 聲學模型 43
2.4.8 動格線模型 44
2.4.9 UDF的使用 45
2.5 FLUENT14.5基礎實例演示 46
2.5.1 案例簡介與思路分析 46
2.5.2 幾何建模 47
2.5.3 格線劃分 47
2.5.4 FLUENT中的求解設定 49
2.5.5 結果後處理與分析 53
2.6 小結 54
第3章 模擬計算前處理 55
3.1 Gambit2.4.6的套用 55
3.1.1 Gambit2.4.6基本界面 55
3.1.2 Gambit2.4.6幾何建模 57
3.1.3 Gambit2.4.6格線劃分 60
3.1.4 Gambit2.4.6基礎實例演示 63
3.2 ICEMCFD14.5的套用 68
3.2.1 ICEMCFD14.5基本界面 68
3.2.2 ICEMCFD14.5幾何建模 70
3.2.3 ICEMCFD14.5格線劃分 70
3.2.4 ICEMCFD14.5基礎實例演示 72
3.3 小結 75
第4章 模擬計算後處理 76
4.1 FLUENT內置後處理 76
4.1.1 圖形顯示 76
4.1.2 曲線繪製 80
4.1.3 報告分析 81
4.1.4 數據輸出 82
4.2 Tecplot後處理 83
4.2.1 數據輸入 83
4.2.2 圖形顯示 84
4.3 CFD—Post通用後處理 89
4.3.1 圖形繪製 90
4.3.2 曲線繪製 91
4.3.3 報告製作 92
4.4 小結 92
第5章 鑽井工程中的套用 93
5.1 概述 93
5.2 空氣鑽井環空氣固兩相流動模擬 96
5.2.1 案例簡介與思路分析 96
5.2.2 幾何建模 97
5.2.3 格線劃分 99
5.2.4 FLUENT中的求解設定 100
5.2.5 結果後處理與分析 108
5.3 氣侵過程環空氣液兩相流動模擬 110
5.3.1 案例簡介與思路分析 110
5.3.2 幾何建模 112
5.3.3 格線劃分 114
5.3.4 FLUENT中的求解設定 116
5.3.5 結果後處理與分析 122
5.4 井底噴嘴射流分析 123
5.4.1 案例簡介與思路分析 123
5.4.2 幾何建模 125
5.4.3 格線劃分 128
5.4.4 FLUENT中的求解設定 131
5.4.5 結果後處理與分析 135
5.5 泡沫沖砂洗井模擬 138
5.5.1 案例簡介與思路分析 138
5.5.2 幾何建模 140
5.5.3 格線劃分 143
5.5.4 FLUENT中的求解設定 145
5.5.5 結果後處理與分析 150
5.6 小結 152
第6章 採油氣工程中的套用 153
6.1 概述 153
6.2 井下節流流場與溫度場模擬 155
6.2.1 案例簡介與思路分析 155
6.2.2 幾何建模 156
6.2.3 格線劃分 157
6.2.4 FLUENT中的求解設定 158
6.2.5 結果後處理與分析 162
6.3 文丘里管內原油流動分析 163
6.3.1 案例簡介與思路分析 163
6.3.2 幾何建模 165
6.3.3 格線劃分 168
6.3.4 FLUENT中的求解設定 169
6.3.5 結果後處理與分析 171
6.4 T型管內天然氣流動分析 172
6.4.1 案例簡介與思路分析 172
6.4.2 幾何建模 173
6.4.3 格線劃分 176
6.4.4 FLUENT中的求解設定 178
6.4.5 結果後處理與分析 180
6.5 上升管內油氣兩相流動模擬 180
6.5.1 案例簡介與思路分析 180
6.5.2 幾何建模 181
6.5.3 格線劃分 182
6.5.4 FLUENT中的求解設定 183
6.5.5 結果後處理與分析 186
6.6 井口採油樹油流流場模擬 187
6.6.1 案例簡介與思路分析 187
6.6.2 幾何建模 188
6.6.3 格線劃分 189
6.6.4 FLUENT中的求解設定 192
6.6.5 結果後處理與分析 196
6.7 油管接頭J型區渦流場模擬 199
6.7.1 案例簡介與思路分析 199
6.7.2 幾何建模 200
6.7.3 格線劃分 201
6.7.4 FLUENT中的求解設定 202
6.7.5 結果後處理與分析 209
6.8 小結 212
第7章 油氣田地面工程中的套用 213
7.1 概述 214
7.2 突變管內油水兩相流動分析 216
7.2.1 案例簡介與思路分析 216
7.2.2 幾何建模 217
7.2.3 格線劃分 217
7.2.4 FLUENT中的求解設定 218
7.2.5 結果後處理與分析 222
7.3 彎管內油水兩相流動分析 223
7.3.1 案例簡介與思路分析 223
7.3.2 幾何建模 224
7.3.3 格線劃分 227
7.3.4 FLUENT中的求解設定 229
7.3.5 結果後處理與分析 232
7.4 節流閥內油品流動分析 233
7.4.1 案例簡介與思路分析 233
7.4.2 幾何建模 234
7.4.3 格線劃分 235
7.4.4 FLUENT中的求解設定 236
7.4.5 結果後處理與分析 239
7.5 輸氣管道泄漏擴散分析 240
7.5.1 案例簡介與思路分析 240
7.5.2 幾何建模 242
7.5.3 格線劃分 242
7.5.4 FLUENT中的求解設定 243
7.5.5 結果後處理與分析 247
7.6 熱油管道溫降分析 248
7.6.1 案例簡介與思路分析 248
7.6.2 幾何建模 249
7.6.3 格線劃分 251
7.6.4 FLUENT中的求解設定 253
7.6.5 結果後處理與分析 259
7.7 油水分離器仿真模擬 260
7.7.1 案例簡介與思路分析 260
7.7.2 幾何建模 262
7.7.3 格線劃分 268
7.7.4 FLUENT中的求解設定 268
7.7.5 結果後處理與分析 272
7.8 液固兩相流沖刷腐蝕模擬 275
7.8.1 案例簡介與思路分析 275
7.8.2 幾何建模 276
7.8.3 格線劃分 277
7.8.4 FLUENT中的求解設定 278
7.8.5 結果後處理與分析 282
7.9 甲烷燃燒器模擬 283
7.9.1 案例簡介與思路分析 284
7.9.2 幾何建模 284
7.9.3 格線劃分 285
7.9.4 FLUENT中的求解設定 286
7.9.5 結果後處理與分析 291
7.10 小結 292
第8章 海洋油氣工程中的套用 293
8.1 概述 293
8.2 海洋平台樁基沖刷分析 295
8.2.1 案例簡介與思路分析 295
8.2.2 幾何建模 296
8.2.3 格線劃分 298
8.2.4 FLUENT中的求解設定 300
8.2.5 結果後處理與分析 305
8.3 海洋立管繞流分析 307
8.3.1 案例簡介與思路分析 307
8.3.2 幾何建模 308
8.3.3 格線劃分 309
8.3.4 FLUENT中的求解設定 310
8.3.5 結果後處理與分析 313
8.4 二維數值造波 314
8.4.1 案例簡介與思路分析 314
8.4.2 幾何建模 315
8.4.3 格線劃分 316
8.4.4 FLUENT中的求解設定 317
8.4.5 結果後處理與分析 324
8.5 平台儲罐天然氣泄漏擴散模擬 327
8.5.1 案例簡介與思路分析 327
8.5.2 幾何建模 329
8.5.3 格線劃分 331
8.5.4 FLUENT中的求解設定 332
8.5.5 結果後處理與分析 339
8.6 水力旋流器油水分離模擬 340
8.6.1 案例簡介與思路分析 341
8.6.2 幾何建模 342
8.6.3 格線劃分 344
8.6.4 FLUENT中的求解設定 346
8.6.5 結果後處理與分析 349
8.7 小結 351
1.1 流體力學基本理論 1
1.1.1 流體的物理性質 1
1.1.2 流體的分類 4
1.1.3 作用於流體上的力 5
1.2 CFD基本方程 6
1.2.1 流體力學的連續性方程 6
1.2.2 流體力學的動量方程 6
1.2.3 流體力學的能量方程 8
1.2.4 湍流模型 8
1.2.5 氣體狀態方程 14
1.2.6 初始條件與邊界條件 15
1.3 流體分析的發展 17
1.3.1 CFD的提出 17
1.3.2 通用CFD軟體現狀 17
1.3.3 CFD數值計算過程 19
1.3.4 CFD套用領域 20
1.4 小結 21
第2章 FLUENT14.5簡介 22
2.1 FLUENT14.5軟體特性 22
2.1.1 FLUENT軟體特性 22
2.1.2 FLUENT14.5的新特性 23
2.2 FLUENT14.5的操作界面 28
2.2.1 FLUENT14.5的打開 28
2.2.2 FLUENT14.5圖形界面 28
2.2.3 FLUENT14.5文本界面 32
2.3 FLUENT14.5基本操作 32
2.3.1 圖形控制及滑鼠使用 32
2.3.2 格線讀入 33
2.3.3 模型設定 34
2.3.4 材料屬性設定 35
2.3.5 計算域材料選擇 35
2.3.6 流體相設定 36
2.3.7 邊界條件設定 36
2.3.8 參考值設定 36
2.3.9 算法設定 37
2.3.10 監視參數設定 37
2.3.11 計算初始化設定 38
2.3.12 疊代計算設定 38
2.3.13 結果查看 39
2.3.14 結果保存 39
2.4 FLUENT14.5模型 40
2.4.1 湍流模型 40
2.4.2 傳熱模型 40
2.4.3 多相流模型 41
2.4.4 離散相模型 42
2.4.5 組分輸運與化學反應模型 42
2.4.6 凝固與融化模型 43
2.4.7 聲學模型 43
2.4.8 動格線模型 44
2.4.9 UDF的使用 45
2.5 FLUENT14.5基礎實例演示 46
2.5.1 案例簡介與思路分析 46
2.5.2 幾何建模 47
2.5.3 格線劃分 47
2.5.4 FLUENT中的求解設定 49
2.5.5 結果後處理與分析 53
2.6 小結 54
第3章 模擬計算前處理 55
3.1 Gambit2.4.6的套用 55
3.1.1 Gambit2.4.6基本界面 55
3.1.2 Gambit2.4.6幾何建模 57
3.1.3 Gambit2.4.6格線劃分 60
3.1.4 Gambit2.4.6基礎實例演示 63
3.2 ICEMCFD14.5的套用 68
3.2.1 ICEMCFD14.5基本界面 68
3.2.2 ICEMCFD14.5幾何建模 70
3.2.3 ICEMCFD14.5格線劃分 70
3.2.4 ICEMCFD14.5基礎實例演示 72
3.3 小結 75
第4章 模擬計算後處理 76
4.1 FLUENT內置後處理 76
4.1.1 圖形顯示 76
4.1.2 曲線繪製 80
4.1.3 報告分析 81
4.1.4 數據輸出 82
4.2 Tecplot後處理 83
4.2.1 數據輸入 83
4.2.2 圖形顯示 84
4.3 CFD—Post通用後處理 89
4.3.1 圖形繪製 90
4.3.2 曲線繪製 91
4.3.3 報告製作 92
4.4 小結 92
第5章 鑽井工程中的套用 93
5.1 概述 93
5.2 空氣鑽井環空氣固兩相流動模擬 96
5.2.1 案例簡介與思路分析 96
5.2.2 幾何建模 97
5.2.3 格線劃分 99
5.2.4 FLUENT中的求解設定 100
5.2.5 結果後處理與分析 108
5.3 氣侵過程環空氣液兩相流動模擬 110
5.3.1 案例簡介與思路分析 110
5.3.2 幾何建模 112
5.3.3 格線劃分 114
5.3.4 FLUENT中的求解設定 116
5.3.5 結果後處理與分析 122
5.4 井底噴嘴射流分析 123
5.4.1 案例簡介與思路分析 123
5.4.2 幾何建模 125
5.4.3 格線劃分 128
5.4.4 FLUENT中的求解設定 131
5.4.5 結果後處理與分析 135
5.5 泡沫沖砂洗井模擬 138
5.5.1 案例簡介與思路分析 138
5.5.2 幾何建模 140
5.5.3 格線劃分 143
5.5.4 FLUENT中的求解設定 145
5.5.5 結果後處理與分析 150
5.6 小結 152
第6章 採油氣工程中的套用 153
6.1 概述 153
6.2 井下節流流場與溫度場模擬 155
6.2.1 案例簡介與思路分析 155
6.2.2 幾何建模 156
6.2.3 格線劃分 157
6.2.4 FLUENT中的求解設定 158
6.2.5 結果後處理與分析 162
6.3 文丘里管內原油流動分析 163
6.3.1 案例簡介與思路分析 163
6.3.2 幾何建模 165
6.3.3 格線劃分 168
6.3.4 FLUENT中的求解設定 169
6.3.5 結果後處理與分析 171
6.4 T型管內天然氣流動分析 172
6.4.1 案例簡介與思路分析 172
6.4.2 幾何建模 173
6.4.3 格線劃分 176
6.4.4 FLUENT中的求解設定 178
6.4.5 結果後處理與分析 180
6.5 上升管內油氣兩相流動模擬 180
6.5.1 案例簡介與思路分析 180
6.5.2 幾何建模 181
6.5.3 格線劃分 182
6.5.4 FLUENT中的求解設定 183
6.5.5 結果後處理與分析 186
6.6 井口採油樹油流流場模擬 187
6.6.1 案例簡介與思路分析 187
6.6.2 幾何建模 188
6.6.3 格線劃分 189
6.6.4 FLUENT中的求解設定 192
6.6.5 結果後處理與分析 196
6.7 油管接頭J型區渦流場模擬 199
6.7.1 案例簡介與思路分析 199
6.7.2 幾何建模 200
6.7.3 格線劃分 201
6.7.4 FLUENT中的求解設定 202
6.7.5 結果後處理與分析 209
6.8 小結 212
第7章 油氣田地面工程中的套用 213
7.1 概述 214
7.2 突變管內油水兩相流動分析 216
7.2.1 案例簡介與思路分析 216
7.2.2 幾何建模 217
7.2.3 格線劃分 217
7.2.4 FLUENT中的求解設定 218
7.2.5 結果後處理與分析 222
7.3 彎管內油水兩相流動分析 223
7.3.1 案例簡介與思路分析 223
7.3.2 幾何建模 224
7.3.3 格線劃分 227
7.3.4 FLUENT中的求解設定 229
7.3.5 結果後處理與分析 232
7.4 節流閥內油品流動分析 233
7.4.1 案例簡介與思路分析 233
7.4.2 幾何建模 234
7.4.3 格線劃分 235
7.4.4 FLUENT中的求解設定 236
7.4.5 結果後處理與分析 239
7.5 輸氣管道泄漏擴散分析 240
7.5.1 案例簡介與思路分析 240
7.5.2 幾何建模 242
7.5.3 格線劃分 242
7.5.4 FLUENT中的求解設定 243
7.5.5 結果後處理與分析 247
7.6 熱油管道溫降分析 248
7.6.1 案例簡介與思路分析 248
7.6.2 幾何建模 249
7.6.3 格線劃分 251
7.6.4 FLUENT中的求解設定 253
7.6.5 結果後處理與分析 259
7.7 油水分離器仿真模擬 260
7.7.1 案例簡介與思路分析 260
7.7.2 幾何建模 262
7.7.3 格線劃分 268
7.7.4 FLUENT中的求解設定 268
7.7.5 結果後處理與分析 272
7.8 液固兩相流沖刷腐蝕模擬 275
7.8.1 案例簡介與思路分析 275
7.8.2 幾何建模 276
7.8.3 格線劃分 277
7.8.4 FLUENT中的求解設定 278
7.8.5 結果後處理與分析 282
7.9 甲烷燃燒器模擬 283
7.9.1 案例簡介與思路分析 284
7.9.2 幾何建模 284
7.9.3 格線劃分 285
7.9.4 FLUENT中的求解設定 286
7.9.5 結果後處理與分析 291
7.10 小結 292
第8章 海洋油氣工程中的套用 293
8.1 概述 293
8.2 海洋平台樁基沖刷分析 295
8.2.1 案例簡介與思路分析 295
8.2.2 幾何建模 296
8.2.3 格線劃分 298
8.2.4 FLUENT中的求解設定 300
8.2.5 結果後處理與分析 305
8.3 海洋立管繞流分析 307
8.3.1 案例簡介與思路分析 307
8.3.2 幾何建模 308
8.3.3 格線劃分 309
8.3.4 FLUENT中的求解設定 310
8.3.5 結果後處理與分析 313
8.4 二維數值造波 314
8.4.1 案例簡介與思路分析 314
8.4.2 幾何建模 315
8.4.3 格線劃分 316
8.4.4 FLUENT中的求解設定 317
8.4.5 結果後處理與分析 324
8.5 平台儲罐天然氣泄漏擴散模擬 327
8.5.1 案例簡介與思路分析 327
8.5.2 幾何建模 329
8.5.3 格線劃分 331
8.5.4 FLUENT中的求解設定 332
8.5.5 結果後處理與分析 339
8.6 水力旋流器油水分離模擬 340
8.6.1 案例簡介與思路分析 341
8.6.2 幾何建模 342
8.6.3 格線劃分 344
8.6.4 FLUENT中的求解設定 346
8.6.5 結果後處理與分析 349
8.7 小結 351
名人推薦
FLUENT為通用的CFD軟體包，已在實際工程領域有廣泛套用，可以模擬地層、井筒、地面集輸管線內的油、氣、水、泥漿、非牛頓流體等流動情況，也可以開展石油工程領域相關工具的基於流場分布的結構最佳化設計，如節流閥、整流器、旋流器、分離器等。本書特別適合石油工程、機械工程、流體力學領域的從業人員、科技工作者及在校學生使用。
——敬加強教授/博導、油氣儲運工程專家
本書以FLUENT 14.5為藍本，列舉利用FLUENT解決工程領域所遇實際問題的思路及過程。書中實例可為核工業、石油化工、機械製造、能源、管道集輸等領域研究人員提供參考。本書可作為FLUENTI芻學者提高與進階的學習寶典，也可作為高等院校教育、培訓機構的專業教材。
——熊友明教授/博導、海洋油氣工程專家
本書依次介紹了計算流體力學基礎、FLUENT 14.5簡介、模擬計算前處理、模擬計算後處理、鑽井工程中的套用、採油氣工程中的套用、油氣田地面工程中的套用、海洋油氣工程中的套用，涵蓋了FLUENT基本原理、計算前後處理軟體、FLUENT自身功能介紹，以及石油工業鑽、采、輸三大工程及海洋油氣工程這一新興領域，適合相關行業人員和在校學生使用。
——楊志副教授/碩導、海洋油氣工程專家
本書把握住了CFD的研究方向，重點介紹了FLU ENT軟體在工程領域的套用，配備了實例源檔案及視頻教學檔案，猶如面臨授課，能夠使讀者較快地學會並使用FLUENT軟體解決實際問題，本書是CFDT程套用領域很好的一本參考資料。
——陳小榆副教授/碩導、流體力學專家
——敬加強教授/博導、油氣儲運工程專家
本書以FLUENT 14.5為藍本，列舉利用FLUENT解決工程領域所遇實際問題的思路及過程。書中實例可為核工業、石油化工、機械製造、能源、管道集輸等領域研究人員提供參考。本書可作為FLUENTI芻學者提高與進階的學習寶典，也可作為高等院校教育、培訓機構的專業教材。
——熊友明教授/博導、海洋油氣工程專家
本書依次介紹了計算流體力學基礎、FLUENT 14.5簡介、模擬計算前處理、模擬計算後處理、鑽井工程中的套用、採油氣工程中的套用、油氣田地面工程中的套用、海洋油氣工程中的套用，涵蓋了FLUENT基本原理、計算前後處理軟體、FLUENT自身功能介紹，以及石油工業鑽、采、輸三大工程及海洋油氣工程這一新興領域，適合相關行業人員和在校學生使用。
——楊志副教授/碩導、海洋油氣工程專家
本書把握住了CFD的研究方向，重點介紹了FLU ENT軟體在工程領域的套用，配備了實例源檔案及視頻教學檔案，猶如面臨授課，能夠使讀者較快地學會並使用FLUENT軟體解決實際問題，本書是CFDT程套用領域很好的一本參考資料。
——陳小榆副教授/碩導、流體力學專家
