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第1章 FLOTRAN流体分析概述1

1．1 FLOTRAN CFD分析的概念2

1．2 FLOTRAN分析类型2

1．2．1 层流分析2

1．2．2 湍流分析2

1．2．3 热分析3

1．2．4 可压缩流动分析3

1．2．5 非牛顿流动分析3

1．2．6 多组份传输分析3

1．2．7 自由表面分析3

第2章 FLOTRAN分析的基本原理4

2．1 FLOTRAN单元的特点5

2．1．1 FLUID141单元5

2．1．2 FLUID142单元12

2．2 FLOTRAN单元的局限性17

2．3 FLOTRAN分析步骤18

2．3．1 确定问题的区域18

2．3．2 确定流体的状态18

2．3．3 生成有限元网格19

2．3．4 施加边界条件19

2．3．5 设置FLOTRAN分析参数19

2．3．6 求解19

2．3．7 检查结果19

2．4 FLOTRAN单元相关文件20

2．4．1 结果文件20

2．4．2 打印文件21

2．4．3 残差文件21

2．4．4 重启动文件21

2．4．5 FLOTRAN重启动分析（续算）22

2．5 提高收敛性和稳定性的常用的工具22

2．5．1 松弛系数22

2．5．2 惯性松弛22

2．5．3 修正的惯性松弛23

2．5．4 人工粘性23

2．5．5 速度限制23

2．5．6 面积积分阶次24

2．6 评价FLOTRAN分析24

2．7 验证结果25

第3章 FLOTRAN流体的基本属性26

3．1 流体基本属性27

3．1．1 比热容27

3．1．2 密度和导热系数28

3．1．3 粘度29

3．1．4 表面张力系数30

3．1．5 壁面静态接触角30

3．1．6 设置流体性质的步骤30

3．2 初始属性和变化属性33

3．3 使用ANSYS非牛顿流体性质33

3．3．1 激活Power Law模型34

3．3．2 激活Carreau模型34

3．3．3 激活Bingham模型35

3．4 用户编程定义属性35

第4章 FLOTRAN特性37

4．1 坐标系38

4．2 旋转参考系39

4．3 涡流39

4．4 分布式阻力40

4．5 FLOTRAN设置命令41

4．5．1 FLOTRAN求解控制命令41

4．5．2 FLOTRAN执行及输出控制命令——稳态控制参数设置41

4．5．3 FLOTRAN执行及输出控制命令——瞬态控制参数设置42

4．5．4 FLOTRAN输出及保存文件控制43

4．5．5 FLOTRAN输出收敛监测量的控制46

4．5．6 FLOTRAN流体类型及其特性的可变性控制47

4．5．7 FLOTRAN流体性质参数设定48

4．5．8 FLOTRAN分析的坐标系统的指定49

4．5．9 FLOTRAN分析参考条件的设置50

4．5．10 指定FLOTRAN分析的旋转坐标系统51

4．5．11 指定FLOTRAN分析的重力加速度52

4．5．12 设置有助于FLOTRAN求解稳定的参数52

4．5．13 设定FLOTRAN自由度松弛系数53

4．5．14 设定FLOTRAN流体性质松弛因子53

4．5．15 设置FLOTRAN分析的自由度限值54

4．5．16 选择FLOTRAN各自由度相应的求解器54

4．5．17 对FLOTRAN各求解器的控制56

4．5．18 设置FLOTRAN湍流模型的一些常数60

4．5．19 重新设定FLOTRAN各分析参数的值61

4．5．20 控制FLOTRAN面积积分的阶次（Quadrature Order）63

4．5．21 FLOTRAN多组份疏运分析的设置及控制63

4．5．22 定义FLOTRAN的重启动（续算）控制68

4．5．23 设置并执行一个零迭代FLOTRAN分析70

第5章 FLOTRAN CFD求解器和矩阵方程71

5．1 三对角矩阵算法72

5．2 半直接求解73

5．2．1 预条件广义最小残差（PGMR）求解器74

5．2．2 预条件BICGStab（PBCGM）求解器74

5．3 稀疏直接求解75

第6章 层流和湍流不可压缩流动FLOTRAN分析及实例76

6．1 激活湍流模型77

6．1．1 雷诺数77

6．1．2 层流和湍流的判断77

6．1．3 湍流比和入口参数77

6．1．4 湍流模型78

6．2 网格要求80

6．3 流动边界条件81

6．4 难点问题分析84

6．5 问题描述86

6．5．1 模型尺寸86

6．5．2 理论假设87

6．6 2-D管道流动分析（层流模型）87

6．6．1 前处理87

6．6．2 求解93

6．6．3 后处理95

6．6．4 命令流模式98

6．7 2-D管道流动分析（增加来流速的层流模型）102

6．7．1 前处理102

6．7．2 求解过程108

6．7．3 后处理110

6．7．4 命令流模式114

6．8 2-D管道流动分析（增加出口段长度的层流模型）118

6．8．1 前处理118

6．8．2 求解过程124

6．8．3 后处理125

6．8．4 命令流模式129

6．9 2-D管道湍流流动分析（增加出口段长度的湍流模型）134

6．9．1 前处理134

6．9．2 求解过程139

6．9．3 后处理141

6．9．4 命令流模式145

第7章 FLOTRAN热分析及实例150

7．1 FLOTRAN热分析简介151

7．1．1 FLOTRAN热分析的功能151

7．1．2 FLOTRAN热分析的基本要求151

7．2 FLOTRAN热分析求解153

7．2．1 FLOTRAN热分析的求解内容153

7．2．2 FLOTRAN热分析方法153

7．2．3 FLOTRAN热分析的基本步骤154

7．3 求解方法155

7．3．1 连续流体性质155

7．3．2 强制对流156

7．3．3 自然对流156

7．3．4 共轭传热156

7．4 层流流体受均匀壁面热通量158

7．4．1 问题描述158

7．4．2 前处理159

7．4．3 求解168

7．4．4 后处理172

7．4．5 命令流模式177

7．5 空腔中空气的热稳态层流分析184

7．5．1 问题描述184

7．5．2 前处理184

7．5．3 求解190

7．5．4 后处理192

7．5．5 命令流模式196

第8章 VOF模型分析及实例199

8．1 VFRC载荷200

8．1．1 初始VFRC载荷200

8．1．2 建立VFRC载荷的边界201

8．2 输入设置201

8．2．1 外界条件202

8．2．2 VFRC公差202

8．2．3 VOF时间步203

8．3 通过障碍物的水流流动初步发展分析203

8．3．1 问题描述203

8．3．2 前处理204

8．3．3 求解217

8．3．4 后处理220

8．3．5 命令流模式222

8．4 大坝VOF分析227

8．4．1 问题描述227

8．4．2 前处理228

8．4．3 求解234

8．4．4 后处理237

8．4．5 命令流模式240

8．5 震荡液滴的VOF模型分析242

8．5．1 问题描述242

8．5．2 前处理242

8．5．3 求解249

8．5．4 后处理252

8．5．5 命令流模式253

第9章 可压缩流动FLOTRAN分析及实例257

9．1 可压缩流动FLOTRAN分析简介258

9．1．1 物理性质计算258

9．1．2 边界条件259

9．1．3 结构和非结构网格260

9．1．4 求解方案260

9．2 喷管内超音速可压缩流动分析261

9．2．1 问题描述261

9．2．2 前处理262

9．2．3 求解272

9．2．4 后处理279

9．2．5 命令流模式280

第10章 动网格的ALE分析及实例285

10．1 ALE方法简介286

10．2 对称扭转ALE分析287

10．2．1 问题描述287

10．2．2 前处理290

10．2．3 求解300

10．2．4 后处理302

10．2．5 命令流模式305

10．3 容积可变式容器的ALE/VOF分析310

10．3．1 问题描述310

10．3．2 前处理310

10．3．3 求解320

10．3．4 后处理321

10．3．5 命令流模式323

10．4 动圆柱的ALE分析326

10．4．1 问题描述326

10．4．2 前处理327

10．4．3 求解338

10．4．4 后处理342

10．4．5 命令流模式344

10．4．6 思考与讨论348

第11章 多组分传输分析及实例350

11．1 混合类型351

11．2 多组分传输分析的基本步骤352

11．3 两相热交换分析及实例354

11．3．1 问题描述354

11．3．2 前处理354

11．3．3 求解364

11．3．4 后处理371

11．3．5 命令流模式373

11．4 三种气体混合分析及实例376

11．4．1 问题描述376

11．4．2 前处理377

11．4．3 求解387

11．4．4 二次前处理389

11．4．5 二次求解398

11．4．6 后处理402

11．4．7 命令流模式404

第12章 声学分析及实例411

12．1 声学分析步骤412

12．1．1 建立模型412

12．1．2 划分网格414

12．1．3 设置边界条件并计算414

12．2 流固耦合声学分析417

12．2．1 问题描述417

12．2．2 前处理417

12．2．3 求解429

12．2．4 后处理430

12．2．5 命令流模式435

12．3 房间内的声学分析438

12．3．1 问题描述438

12．3．2 前处理438

12．3．3 求解453

12．3．4 后处理454

12．3．5 命令流模式455

参考文献459