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本書針對本科生和碩士研究生開設(shè)熱流體軟件基礎(chǔ)與應(yīng)用課程而編寫，內(nèi)容涵蓋CFD基礎(chǔ)、ANSYS Fluent、ANSYS CFX和Tecplot的基本操作與工程應(yīng)用范例，其中Fluent部分有9個典型范例，CFX部分有7個典型范例。本書的主要讀者對象是理工科院校的本科生和碩士研究生，也可供相關(guān)專業(yè)的科技人員參考使用。

前言
人類的生活越來越離不開對流體流動規(guī)律的研究，無論是航空、航天、航海，還是石油化工、汽車外形設(shè)計，乃至醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等，都與流體流動問題密切相關(guān)。而由于流體流動的特殊性，包括流體的易變形性、可壓縮性等，到目前為止，人們對流體流動規(guī)律的認識還遠遠不夠。
自阿基米德開始，科學(xué)家們在實驗研究和理論研究的基礎(chǔ)上，逐漸建立起流體流動的規(guī)律和控制微分方程，比如阿基米德的浮力定理、牛頓內(nèi)摩擦定律、歐拉方程、N-S方程等。這些前人的研究成果無疑給我們帶來了許多驚喜，也使后人可以對比較簡單的流動問題進行有效的研究和計算。但當(dāng)遇到比較復(fù)雜的流動問題時，類似于伯努利方程等就難以勝任了，特別是涉及需要研究流場內(nèi)部的流動細節(jié)時，比如壓力分布或速度分布，此時就需要求解N-S方程了。對于歐拉方程和N-S方程，我們假定這些控制方程是正確的，但由于方程的非線性問題，目前對這些方程的求解還是很無奈的。為此，科學(xué)家們提出了采用離散的方法求解微分方程，將連續(xù)的流場空間離散化，在離散點上利用差分方法將微分方程轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程，構(gòu)成代數(shù)方程組，進而求解離散點上的值，用離散解來替代連續(xù)解，這就是計算流體力學(xué)的基本出發(fā)點。
計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD），是20世紀50年代以來隨著計算機的發(fā)展而產(chǎn)生的一個介于數(shù)學(xué)、流體力學(xué)和計算機科學(xué)之間的交叉學(xué)科，主要研究內(nèi)容是通過計算機和數(shù)值方法來求解流體力學(xué)的控制方程，對流體力學(xué)問題進行仿真計算模擬和分析。早在20世紀初就有人提出了用數(shù)值方法來解流體力學(xué)問題的思想，但是由于這種問題本身的復(fù)雜性和當(dāng)時計算工具的落后，這一思想并未引起人們重視。自從20世紀40年代中期電子計算機問世以來，用電子計算機進行數(shù)值模擬和計算才成為現(xiàn)實。1963年，美國的F.H.哈洛和J.E.弗羅姆用當(dāng)時的IBM7090計算機，成功地解決了二維長方形柱體的繞流問題并給出尾流渦街的形成和演變過程，受到普遍的重視。1965年，哈洛和弗羅姆發(fā)表“流體動力學(xué)的計算機實驗”一文，對計算機在流體力學(xué)中的巨大作用做了介紹。從此，人們把20世紀60年代中期看成是計算流體力學(xué)興起的年代。
計算流體力學(xué)的發(fā)展歷史雖然不長，但已廣泛深入到流體力學(xué)的各個領(lǐng)域。許多優(yōu)秀的CFD商業(yè)軟件也相繼問世，比如Fluent、CFX、Star-CD等。1981年，英國CHAM公司首先推出求解流動與傳熱問題的商業(yè)軟件PHOENICS，自此，在國際軟件產(chǎn)業(yè)中迅速形成了通稱為CFD軟件的產(chǎn)業(yè)市場。種類繁多的流動與傳熱問題商業(yè)軟件的相繼發(fā)布，在促進CFD技術(shù)在工業(yè)實際應(yīng)用方面起了很大的作用。CFD軟件之間還可以方便地進行數(shù)值交換，并采用統(tǒng)一的前、后處理工具，這就避免了科研工作者在設(shè)計計算機算法、編程、前后處理等方面投入的重復(fù)、低效的勞動，而可以將主要精力和智慧用于物理問題本身的探索上，所以這些軟件的推出，大大方便了相關(guān)科技人員的研究工作。
本書是針對工科院校本科生和研究生開設(shè)相關(guān)課程而編寫的，是一本CFD基礎(chǔ)與軟件應(yīng)用方面的入門教材。本書在介紹CFD基本概念的基礎(chǔ)上，通過對多個流體工程中常見典型問題的求解過程，在前處理方面介紹了Gambit、ICEM的應(yīng)用方法與技巧；在求解計算方面介紹了ANSYS Fluent和ANSYS CFX兩個軟件平臺的應(yīng)用；后處理方面介紹了Tecplot 360的應(yīng)用。編寫的風(fēng)格是“跟我學(xué)”的方式，從建模到計算，再到計算結(jié)果的后處理，一步一步地完成對問題的仿真計算與分析。另外，對本書的內(nèi)容，讀者或教師也可根據(jù)不同的專業(yè)或感興趣的課題進行有選擇的閱讀。
本書由韓占忠、黃彪、吳欽、朱宏政共同編寫，由韓占忠擔(dān)任主編，具體分工如下：第2篇的第5、6、9章由安徽理工大學(xué)朱宏政博士編寫；第3篇的第1、2、3、4章由北京理工大學(xué)黃彪博士編寫；第3篇的第5、6、7章由北京理工大學(xué)吳欽博士編寫；其余部分由韓占忠主筆。在本書的編寫過程中，得到了北京理工大學(xué)流體工程研究所所有教師和部分研究生的大力支持和許多有益的建議，在此一并表示衷心的感謝。
由于編者水平有限，書中難免有錯漏之處，望廣大讀者海涵并給予指正。
編者

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