ANSYS Fluent数值计算方法研究_袁子厚,袁艺宸,孙威_9787568088749

本书首先介绍ANSYS Fluent数值计算方法的基本步骤外，其次结合作者科研心得，通过使用结构化网格得到更准确的计算结果，再次通过作者自编UDF程序嵌入软件计算，使计算工况更符合实际工程环境，有的实例通过风洞实验、现场实测来检验，发现这些计算方法得出的计算结果是可靠的，说明这些计算方法是正确的，可以类推到类似工程。有限元分析方法在机械、土木等专业有广泛应用，本书既可作为机械、土木等专业的本科生、硕士研究生有限元教学的参考书，又可作为工程师利用ANSYS Fluent软件进行工程技术相关计算的指导书。

随着时代的发展以及使用需求的多元化，现代结构的形状和布置形式越发复杂，其周围流场也越发变化多端。在流体力学发展的早期，理论工作者在研究流体流动规律的基础上建立了各类型主控方程，提出了各种简化流动模型，给出了一系列解析解和计算方法。这些研究成果推动了流体力学的发展，奠定了今天计算流体力学的基础，很多方法仍是目前解决实际问题时常采用的方法。然而，仅采用这些方法研究较复杂的非线性流动现象是不够的，计算流体力学就是为了弥补这一不足发展起来的一门学科，它以计算机为工具，应用各种离散化的数学方法(有限差分法、有限元法、有限体积法)对流体力学的各类方程进行离散，给出流体运动区域内的离散解，而不是解析解。随着现代计算机技术和计算流体技术的飞速发展，应用数值风洞技术对结构周围的风场进行模拟已成为可能。数值风洞技术是利用计算流体动力学（CFD）方法在计算机上模拟结构周围风场的变化并求解结构表面风荷载的一种方法。数值风洞方法*早起源于航空工程领域对机翼绕流特性的研究，自20世纪80年代起逐渐进入风工程领域，*初主要用于对均匀流场中圆柱绕流的模拟。到80年代后期，为了研究紊流场中的钝体绕流问题，发展建立了多种湍流模型，如基于雷诺平均方程的RANS模型和基于空间过滤的LES模型等；利用这些湍流模型对二维和三维矩形断面钝体进行绕流数值分析，取得了与实验较一致的结果。于是有很多学者预言，数值风洞技术将在结构风工程的研究中发挥重要的作用，甚至可能取代风洞实验。本书对重要的工程项目（住宅小区、大跨度网壳、冷却塔、自立式钢烟囱、长扁圆形烟囱）的风荷载，用实验或现场实测的数据对数值模拟的正确性进行了验证。本书的第1章至第3章分别介绍了计算流体动力学（CFD）的基本原理、计算步骤、网格划分方法及后处理；第4章优化了货车外形设计，用数值分析方法比较了优化前后方案；第5章分析了住宅小区的流场，为建筑节能提供依据；第6章对大跨度网壳的风荷载进行了数值分析，并通过风洞实验验证了数值分析的正确性；第7章对冷却塔的风荷载进行了数值分析，并通过现场实测验证了数值分析的正确性，又在此基础上研究了冷却塔在荷载作用下的动力响应；第8章对自立式钢烟囱的风荷载进行了数值分析，并通过风洞实验数据验证了数值模拟的正确性，又在此基础上计算了自立式钢烟囱的体型系数，进行了烟囱整体的力学分析；第9章对长扁圆形烟囱的风荷载进行了数值分析，并通过气弹实验验证了数值分析的正确性，又在此基础上进行了长扁圆形烟囱整体的力学分析，还进行了优化分析。本书由袁子厚、袁艺宸、孙威共同完成，其中：第4章至第6章、第9章由武汉纺织大学袁子厚撰写，计17万字；第7章由华中科技大学袁艺宸撰写，计14万字；第1章至第3章、第8章由中南建筑设计院孙威撰写，计12.5万字。本书在撰写过程中得到了武汉纺织大学学术著作出版基金，以及武汉纺织大学研究生精品课程有限元分析方法、东南大学混凝土及预应力混凝土结构*重点实验室开放课题（课题编号：CPCSME2019-08）资助，本书的出版还得到了华中科技大学出版社的大力支持，在此一并表示*衷心的感谢！限于作者水平有限，加之计算流体动力学的快速发展，书中错误与不足在所难免，敬请广大读者和同行批评指正。

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