读书报告(书籍)

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1、Fluent入门与进阶教程读书报告随着计算机技术的不断发展和进步，计算流体力学成为继理论流体力学和实验流体力学方法后的又一种重要的研究手段。一些由于实际情况限制无法或不好进行实验和理论研究的工程问题，很大程度上可以利用计算流体力学来解决。自英国的PHOENICS公司首先推出商用CFD软件后，流动传热计算的CFD商用软件在工程领域发挥出越来越大的作用。诸如波音，丰田等大型公司的产品研发过程中，均利用到了CFD软件，而且可以大大节省其研究经费，缩短开发周期。根据自己的研究方向，在本学期阅读了FLUENT入门与进阶教程该书，书中所述的FLU

2、ENT软件是现有市场中占有率较高的商业软件，同之前所说的CFD软件一样，大量应用于工程实践中的产品设计，优化过程中。在今后的学习过程中，同样要做较多的数值模拟，在实践使用该类软件的过程中，应该要避免只知道怎么做，而不知道为什么这样做，从而在面对一些比较复杂的工程问题时，缺乏解决问题的思路和经验。可以将该书分为两部分，第一部分主要讲述流体力学和计算流体力学基础，流体力学部分包括流体流动分类，基本概念，边界层，绕流阻力，流体流动的控制方程等内容。而计算流体力学部分则包括计算流体力学求解过程，数值模拟方法，以及FLUENT软件中用到的FVM

3、有限容积法的讲解。第二部分则是一些工程实例应用中，数值模拟过程的讲解。包括：流体流动，自然对流与辐射传热，离散相数值模拟，多相流，以及燃烧的数值模拟等。另外，由于FLUENT还可以通过UDF功能以其为平台进行二次开发和个性化设置，书中还介绍了关于用户自定义函数UDF的部分。了解基本的流体力学和计算流体力学知识是在做数值模拟研究中必不可少的，这些知识可以帮助我们更好的理解，分析问题，在设置物理模型和选择控制方程时不会出现问题。流体力学基础：流体力学研究的对象是流体，所用的数学模型是连续介质模型，所谓连续介质模型是指假设流体分子之间的距离

4、（流体分子运动的平均自由程）相对于研究问题中的宏观物理尺度非常小，即微观上足够大，宏观上足够小。由于太细的说明占用的篇幅可能太大，这里我只提一下书中讲到的一些流体力学基本概念：压强，流体粘性，流体密度；流体流动的分类方式常用的几种：理想流体和粘性流体，牛顿流体和非牛顿流体，可压和不可压流体，层流与湍流，定常与非定常流动。流体流动的控制方程，流体流动要受物理定律的支配，基本的守恒定律有：质量守恒定律：为密度，为时间，为速度矢量，源项。动量守恒定律：动力守恒定律可以这样表述，微元体中流体的动量对时间的变化率等于外界作用在该流体微元体的各种

5、力之和。能量守恒定律：为流体为微团的总能，为有效导热系数，为组分的扩散通量。方程等号右边的前三项依次为导热，组分扩散，粘性耗散所引起的能量传递，为化学反应或其他原因的热源项。若流动中包含着不同的组分的混合或相互作用，系统遵循组分守恒定律：为组分的质量分数，为系统内部单位时间内单位体积通过化学反应消耗火生成该组分的净生成率，表示通过其他方式所生成的该组分的净生成率的其他质量源项。若流体流动处于湍流状态，系统遵循湍流输运方程：FLUENT中提供的RANS(ReynoldsAveragedNavier-Stokes)模型有：单方程模型，双方

6、程模型。计算流体力学基础：计算流体力学是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和传热等相关物理现象的系统做出的分析。其基本思想是把原来在时间域，空间域上连续的物理量的场，如速度场，压力场，用一系列的有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起来关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。CFD可以看做是在流动基本方程（诸如上述流体力学基础部分中讲到的，质量守恒方程，动量守恒方程，能量守恒方程）控制下对流体的数值模拟。通过这种数值模拟，我们可以得到极其复杂问题的流场内各位置

7、上的基本物理量（速度，压力，温度，浓度）的分布，以及这些物理量随时间的变化情况，确定漩涡分布特性，空化特性及脱流区等。可以根据这些计算出相关的其他物理量，如旋转流体机械的转矩，水力损失，效率等。与一些三维制图软件联用，进行产品的结构优化设计等。计算流体力学求解过程：建立基本方程组，建立或选择模型或封闭方法，确定初始与边界条件，划分计算网格，建立离散化方程，制定求解方法，给定求解条件，最后为数值模拟求解结果与实验结果的对比分析。建立基本方程组：数值模拟的第一步是由流体力学，热力学，传热传质学，燃烧学等基本原理出发，建立质量，动量，能量，

8、组分，湍流特性的守恒方程组。如之前提到了的连续（质量守恒）方程，动量方程，组分输运方程，湍流方程等。建立或选择模型或封闭方法：选出基本的方程组后并非就可以了，这些方程组往往不封闭，特别是湍流，多相流，化学反应流。例如：动