本书基于Fluent 6.2.16版本、Gambit 2.2.30版本和Tecplot 10.0版本，共13章。全书首先详细介绍了Fluent软件及其相关的理论知识，然后通过典型的实例来讲解Fluent在传热、传质及流场等实际工程中的应用方法和技巧，包括运动部件的速度场模拟、UDF和UDS的使用、并行计算的设置、计算区域的绘制和边界条件的定义、Tecplot的数据处理等。每个实例都有详细的说明与详尽的操作步骤，读者只要按照书中的指示与方法操作，即可完成一个具体问题的数值模拟与分析，进而逐步掌握利用Fluent进行流体流动数值模拟的基本方法。

本书内容全面、新颖、实用，适合大学生、研究生、科研人员和科技工作者阅读参考。

前   言

　　计算流体动力学(CFD)是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础之上的一门新型独立学科。CFD应用计

算流体力学理论与方法，利用具有超强数值运算能力的计算机，编制计算机运行程序，数值求解满足不同种类

流体的运动和传热传质规律的三大守恒定律，及附加的各种模型方程所组成的非线性偏微分方程组，得到确定

边界条件下的数值解。它兼有理论性和实践性的双重特点，为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效

的解决方法。

　　Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60%，凡是和流体、热传递和化学

反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天、

汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。例如，在石油天然气工业上的应用就包括燃烧、

井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散/聚积、多相流和管道流动等。另外，通过Fluent提供的用户自定义

函数可以改进和完善模型，从而处理更加个性化的问题。

　　本书以Fluent 6.2.16为例，全书共13章，第1章~第4章介绍了CFD基础理论和Fluent基本知识，第5章~第12章

结合实例介绍了Fluent中常用的计算模型及其在求解流体和传热传质等工程问题中的方法，对Tecplot软件作了

详细的介绍。各章所用到的实例可以从本书的配套光盘中找到。

　　本书由王瑞金、张凯、王刚、聂相红、谢斌飞、吴立军、徐燕勤等编写。限于作者的知识水平和经验，书

中难免存在疏漏之处，恳请广大读者批评指正。读者可通过网站http://www.51cax.com或电子邮件

 book@51CAX.com与我们交流。本书责编的E-mail：hnliujinxi@163.com。

服务邮箱：wkservice@tup.tsinghua.edu.cn。

　　

　　

　　 作    者  

　　2006年10月

目    录

　　第1章  Fluent概述 1

　　1.1  Fluent的工程应用背景 1

　　1.2  软件包相关知识 2

     1.2.1  Fluent软件的组成 2

     1.2.2  各软件之间的协同关系 3

　　1.3  Fluent软件包的安装及其运行 4

     1.3.1  Fluent软件包的安装 4

     1.3.2  Fluent软件包的运行 5

　　1.4  Fluent的简单实例 5

     1.4.1  实例简介 6

     1.4.2  实例分析 6

     1.4.3  实例操作步骤 6

　　第2章  流体力学基础知识 33

　　2.1  流体力学基本方程及边界条件 33

     2.1.1  流体力学基本方程组 33

     2.1.2  初始条件和边界条件 36

　　2.2  流体力学基本概念 40

     2.2.1  流体运动的分类 40

     2.2.2  描写流体运动的两种方法——拉格朗日方法和欧拉方法 40

　　2.3  粘性不可压缩流体运动 40

     2.3.1  基本概念 40

     2.3.2  边界层 42

     2.3.3  层流 43

     2.3.4  湍流 44

　　2.4  如何解决力学问题 44

　　第3章  流体力学数值模拟基础 46

　　3.1  数值模拟方法和分类 46

　　3.2  基于FVM的流体力学方程离散方法 47

　　3.3  FVM的求解方法 48

　　3.4  有限体积法的基本思想 49

　　第4章  Fluent软件介绍 50

　　4.1  Fluent的前置模块—— Gambit 50

     4.1.1  Gambit的图形用户界面(GUI) 50

     4.1.2  Gambit绘制几何图形 53

     4.1.3  Gambit绘制网格 54

　　4.2  Fluent的操作界面 54

     4.2.1  Fluent的图形用户界面 54

     4.2.2  Fluent数值模拟步骤简介 55

　　第5章  速度场的计算 68

　　5.1  概述 68

　　5.2  三维定常速度场的计算 68

     5.2.1  概述 68

     5.2.2  实例简介 69

     5.2.3  实例操作步骤 69

　　5.3  非定常速度场的计算 91

     5.3.1  概述 91

     5.3.2  实例简介 91

     5.3.3  实例操作步骤 91

　　第6章  温度场的计算 118

　　6.1  概述 118

　　6.2  实例简介 118

　　6.3  实例操作步骤 119

     6.3.1  利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型 119

     6.3.2  利用Fluent求解器求解 121

     6.3.3  利用Tecplot进行后处理 130

　　第7章  多相流模型 134

　　7.1  概述 134

     7.1.1  多相流定义 134

     7.1.2  多相流研究方法 134

     7.1.3  Fluent中的多相流模型 135

     7.1.4  Fluent中的多相流模型的选择 136

　　7.2  VOF模型 136

     7.2.1  概述 136

     7.2.2  实例简介 136

     7.2.3  实例操作步骤 137

　　7.3  Mixture模型 151

     7.3.1  概述 151

     7.3.2  实例简介 151

     7.3.3　实例操作步骤 152

　　第8章  凝固和融化模型 165

　　8.1  概述 165

　　8.2  实例简介 165

　　8.3  实例操作步骤 166

     8.3.1  利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型 166

     8.3.2  利用Fluent求解器求解 168

　　第9章  可动区域中流动问题的模拟 175

　　9.1  概述 175

　　9.2  实例简介 175

　　9.3  利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型 176

　　9.4  利用MRF方法求解 180

　　9.5  利用Moving Mesh方法求解 184

　　第10章  动网格模型 191

　　10.1  概述 191

　　10.2  实例简介 191

　　10.3  实例操作步骤 192

　　第11章  UDF和UDS 205

　　11.1  UDF基础知识 205

     11.1.1  UDF概述 205

     11.1.2  UDF能够解决的问题 206

     11.1.3  UDF宏 206

     11.1.4  UDF的预定义函数 208

     11.1.5  UDF的编写 213

     11.1.6  UDF实例 214

　　11.2  UDS基础知识 219

     11.2.1  UDS可以解决的问题 219

     11.2.2  UDS实例 222

　　第12章  Fluent并行计算 229

　　12.1  概述 229

　　12.2  并行计算实例 230

     12.2.1  概述 230

     12.2.2  实例操作步骤 231

　　第13章  Tecplot软件 237

　　13.1  Tecplot概述 237

　　13.2  Tecplot使用技巧 237

     13.2.1  菜单的介绍 237

     13.2.2  边框工具栏选项的介绍 241

     13.2.3  XY图形的绘制实例 241

     13.2.4  2D图形的编辑 248

     13.2.5  3D图形的编辑 254