CAD/CAM/CAE工程应用丛书：ANSYS FLUENT 14.0仿真分析与优化设计（附DVD光盘）

随着信息技术在各领域的迅速渗透，CAD/CAM/CAE技术已经得到了广泛的应用，从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式，对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新兴技术、促进经济增长都具有十分重要的意义。
CAD在机械制造行业的应用最早，使用也最为广泛。目前其最主要的应用涉及机械、电子、建筑等工程领域。世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用CAD/CAM/CAE技术进行产品设计，而且投入大量的人力、物力及资金进行CAD/CAM/CAE软件的开发，以保持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势。CAD在工程中的应用，不但可以提高设计质量，缩短工程周期，还可以节省大量建设投资。
《CAD/CAM/CAE工程应用丛书》立足于基本概念和操作，配以大量具有代表性的实例，并融入了作者丰富的实践经验，使得本丛书内容具有专业性强、操作性强、指导性强的特点，是一套真正具有实用价值的书籍。

《CAD/CAM/CAE工程应用丛书：ANSYS FLUENT 14.0仿真分析与优化设计》详细介绍了ANSYS 14.0和ICEM-CFD软件应用于流体分析领域的各种功能、基本操作方法和行业应用实例。
《CAD/CAM/CAE工程应用丛书：ANSYS FLUENT 14.0仿真分析与优化设计》全面介绍了ANSYS 14.0软件流体分析的各种功能、基本操作方法和行业应用实例。全书共9章，从基本概念及原理开始讲解，逐渐深入到换热分析、流场分析、室内通风问题及优化方法与技术。第1章主要介绍了流体力学的基本概念与原理；第2章主要介绍了 FLUENT软件及前处理ICEM-CFD、后处理CFD-POST的基础知识及求解技巧；第3章主要介绍了结构网格划分方法、管壁结构换热计算及传热系数的求解方法；第4章主要介绍了非结构网格划分方法、运行工况下小汽车的空气动力学性能的设置方法及求解技巧；第5章主要介绍了辐射模型种类、太阳加载模型方法及利用FLUNET求解工程实践中室内通风问题的分析方法；第6章主要介绍了燃烧及化学反应问题；第7章主要介绍了Isight多学科优化软件的基本功能；第8章通过弯管阻力优化实例介绍了FLUENT与Isight软件、Sculptor软件联合仿真分析优化方法及单目标优化设计；第9章通过高速列车头型气动阻力优化实例介绍了多目标优化设计的方法及技巧。
本书应用ICEM-CFD网格划分软件进行了结构化网格和非结构化网格划分方法的讲解，应用ANSYS FLUENT 14.0软件对生活、工作中常见的各种流体分析实例进行了计算、分析，重点介绍了FLUENT软件与Isight多学科优化的联合仿真分析方法及技巧，可为工程研究人员提供优化设计方法指导。
本书可供从事传热、流体流动等学科的教师、工程技术人员与科研人员参考之用，也可用作软件自学教程或参考用书。

出版说明
前言
第1章 计算流体力学基础
1.1 流体力学的基本概念
1.2 计算流体力学的基本概念
1.3 流体运动及换热的基本控制方程
1.4 湍流的数值模拟方法
1.5 标准k????模型方程
1.6 近壁面处理函数
1.7 CFD求解计算的方法
1.8 网格简介
1.8.1 结构化网格
1.8.2 非结构化网格
1.8.3 混合网格
1.8.4 网格质量

第2章 ANSYS CFD 14.0基础知识
2.1 ANSYS FLUENT 14.0软件概述
2.1.1 ANSYS FLUENT 14.0 新功能
2.1.2 FLUENT软件概述
2.2 FLUENT的用户界面
2.2.1 启动FLUENT
2.2.2 菜单项
2.2.3 项目树
2.2.4 鼠标功能
2.3 FLUENT的求解技巧
2.3.1 FLUENT的数值算法
2.3.2 FLUENT的湍流模型
2.3.3 FLUENT的物理模型
2.3.4 FLUENT的边界条件
2.3.5 FLUENT的求解器
2.3.6 瞬态CFD分析
2.3.7 其他应注意的项
2.4 CFD-Post与计算结果后处理
2.5 FLUENT软件在Workbench环境中的应用
2.6 用户自定义函数（UDF）
2.7 前处理软件介绍
2.7.1 ICEM CFD软件基本功能介绍
2.7.2 GAMBIT软件基本功能介绍

第3章 排气管道传热系数与辐射计算
3.1 传热管模型的创建
3.2 网格划分
3.3 K值计算设置与处理
3.3.1 导入网格文件
3.3.2 设置计算模型
3.3.3 设置边界条件
3.3.4 求解方法的设置与控制
3.3.5 计算
3.3.6 计算结果统计
3.4 辐射计算设置与处理
3.4.1 选择辐射模型
3.4.2 边界条件的设定
3.4.3 设定材料物性参数
3.4.4 求解方法的设置
3.4.5 计算结果后处理

第4章 小汽车空气动力学性能计算
4.1 实例介绍
4.2 模型处理及网格划分
4.2.1 导入模型
4.2.2 检查模型
4.2.3 建立计算域
4.2.4 创建流体域的Body项
4.2.5 创建Part项
4.2.6 面网格划分
4.2.7 网格质量检查
4.2.8 输出网格
4.3 模型设置
4.3.1 导入网格模型
4.3.2 设置计算模型
4.3.3 设置边界条件
4.4 模型求解
4.5 后处理
4.5.1 FLUENT自带后处理
4.5.2 CFD-Post后处理

第5章 室内通风工程问题分析
5.1 FLUENT软件的太阳辐射模型
5.1.1 简介
5.1.2 太阳射线跟踪算法
5.1.3 DO辐射算法
5.2 实例简介
5.3 模型前处理
5.3.1 导入模型
5.3.2 检查模型及修改
5.3.3 设置计算域边界
5.3.4 创建流体域的Body项
5.3.5 网格划分
5.3.6 网格质量检查
5.3.7 输出网格
5.4 计算求解
5.4.1 导入模型网格
5.4.2 物理条件设置
5.4.3 边界条件设置
5.4.4 求解条件设置
5.4.5 太阳辐射计算
5.4.6 表面辐射（S2S）计算
5.5 计算结果分析
5.5.1 室内空气流场分布
5.5.2 室内空气温度场分布
5.5.3 室内空气流线分布

第6章 无预混燃烧
6.1 无预混燃烧概述
6.2 模型设置
6.3 模型求解
6.4 计算结果后处理

第7章 Isight多学科优化设计软件介绍
7.1 Isight软件功能概述
7.1.1 概述
7.1.2 Isight软件的主要功能
7.1.3 Isight软件的特点
7.1.4 模块构成
7.1.5 组件库及组件接口
7.2 安装步骤
7.3 Isight软件优化工具
7.3.1 试验设计（DOE）
7.3.2 优化方法（Optimization Method）
7.4 优化流程搭建
7.4.1 流程建立（Design Gateway）
7.4.2 数据流可视化
7.4.3 Loop循环控制
7.4.4 Condition条件控制
7.4.5 Parameter参数控制
7.4.6 数据映射（Data Mapping）与数据结构化矩阵（DSM）
7.4.7 方案监控（Runtime Gateway）
7.4.8 数据管理
7.4.9 Isight组件与流程库管理Isight Library（Design Gateway）
7.4.10 任务数据库Job Database（Runtime Gateway）

第8章 弯管阻力优化
8.1 优化流程概述
8.2 弯管阻力优化应用实例
8.2.1 变形软件Sculptor对弯管的体网格进行变形
8.2.2 ICEM对网格进行处理
8.2.3 流体计算软件FLUENT对弯管进行计算
8.2.4 Isight软件对各软件进行集成
8.2.5 弯管优化后计算结果的后处理

第9章 高速列车头型气动阻力优化
9.1 多目标优化方法介绍
9.1.1 多目标优化理论
9.1.2 解的占优关系
9.1.3 Pareto最优解集和Pareto前沿
9.1.4 多目标优化算法
9.2 高速列车头型气动阻力优化应用实例
9.2.1 变形软件Sculptor对高速列车车头的体网格进行变形
9.2.2 ICEM对网格进行转存
9.2.3 流体计算软件FLUENT对高速列车进行计算
9.2.4 Isight对各个软件进行集成及DOE计算
9.2.5 试验设计（DOE）后处理
9.2.6 多学科优化计算
9.2.7 多学科优化后处理

计算流体力学（CFD）是一种由计算机模拟流体流动、传热及相关传递现象的系统分析方法和工具。CFD的长处是适应性强、应用面广，目前其广泛应用的领域有：高速铁路、汽车、航空、船舶等行业的空气动力学领域（升力、阻力和倾覆力矩等）和内部流场分析、热管理等；电子和电器行业的电子设备换热分析（如冷板、换热器等的流动及传热计算）；建筑物的内外环境流场及换热分析（如风载荷、通风等）；流体机械的仿真分析（包括泵、风机等）；此外，在化学过程分析、燃烧计算、环境工程、气象分析等方面也有较多应用。
ANSYS 14.0软件凭借其友好的软件界面、易用的功能模块和高可信度的仿真结果，帮助客户更快速、便捷和低成本地进行流体力学分析，为设计人员开发新产品带来了极大的方便。在ANSYS 14.0软件的帮助下，设计者不必费心钻研流体力学微分方程以及计算流体力学，通过软件丰富的网格划分、计算模型、求解方法等功能，即可快速完成评估任务、缩短研发周期、提高设计质量。
本书全面介绍了ANSYS 14.0软件流体分析的各种功能、基本操作方法和行业应用实例。全书共9章，从基本概念及原理开始讲解，逐渐深入到换热分析、流场分析、室内通风问题及优化方法与技术。第1章主要介绍流体力学的基本概念与原理；第2章主要介绍FLUENT软件及前处理ICEM-CFD、后处理CFD-POST的基础知识及求解技巧；第3章主要介绍结构网格划分方法、管壁结构换热计算及传热系数的求解方法；第4章主要介绍非结构网格划分方法、运行工况下小汽车的空气动力学性能的设置方法及求解技巧；第5章主要介绍辐射模型种类、太阳加载模型方法及利用FLUNET求解工程实践中室内通风问题的分析方法；第6章主要介绍燃烧及化学反应问题；第7章主要介绍Isight多学科优化软件的基本功能；第8章通过弯管阻力优化实例介绍FLUENT与Isight软件、Sculptor软件联合仿真分析优化方法及单目标优化设计；第9章通过高速列车头型气动阻力优化实例介绍多目标优化设计的方法及技巧。
本书应用ICEM-CFD网格划分软件进行了结构化网格和非结构化网格划分方法的讲解，并应用ANSYS FLUENT 14.0软件对生活、工作中常见各种流体分析实例进行了计算、分析，重点介绍了FLUENT软件与Isight多学科优化的联合仿真分析方法及技巧，可为工程研究人员提供优化设计方法指导。
本书主要由孙帮成、李明高、李明、李国清、孔繁冰、刘斌编写。此外，参与编写的还有韩璐、于淼、邵蓉、李欣伟、唐晨、陈倩倩、侯红学等。同时感谢张继业教授、郭迪龙教授、李田副教授和赖宇阳、张伟等在本书编写过程中给予的宝贵建议。由于编者水平有限，书中难免有不妥疏漏之处，欢迎广大读者对本书提出批评和建议，以便做进一步修改和补充。