本书从行业应用的角度出发，阐述了不同工程行业仿真的相关知识点，并结合具体的产品模型来说明如何使用SOLIDWORKS Flow Simulation实现这些行业的分析需求。

本书分为两大部分，共12章。第壹部分（第1、2章）介绍流体力学与计算流体动力学的基本理论和概念，以及SOLIDWORKS Flow Simulation软件技术特点与元件简化模型。第二部分（第3~12章）简要介绍阀门内流场、汽车外流场、换热器、旋转设备、电子设备散热、电感线圈焦耳热、LED照明灯具、医疗器械、粒子分离设备和室内空间流场等仿真的知识要点，并使用典型的产品三维模型来详细描述SOLIDWORKS Flow Simulation的操作过程以得到关键的结果参数。在每一章的结尾，还给出了作者使用软件工具的经验总结和建议。

本书可作为制造业企业工程师的培训教材，也可作为仿真咨询行业人员的技术参考手册。

前　言

第1章　流体力学与CFD基础1

1.1　流体介质属性1

1.1.1　连续介质假设1

1.1.2　压力、密度、比重、比容2

1.1.3　压缩性、黏性4

1.1.4　理想气体、真实气体6

1.2　流体运动6

1.2.1　连续方程6

1.2.2　动量方程7

1.2.3　能量方程7

1.2.4　层流和湍流8

1.2.5　边界层9

1.2.6　超声速流动10

1.3　计算流体动力学10

1.3.1　有限体积法11

1.3.2　网格11

1.3.3　非牛顿流体数值模型14

1.3.4　湍流模型16

1.4　流体测量基础17

1.4.1　压力测量仪器17

1.4.2　流量测量仪器17

1.4.3　速度测量仪器18

1.5　小结与讨论18

第2章　Flow Simulation简介19

2.1　Flow Simulation软件知识19

2.1.1　Flow Simulation的前世今生19

2.1.2　Flow Simulation软件模块20

2.1.3　Flow Simulation项目文件结构21

2.1.4　目标22

2.1.5　修正壁面函数24

2.1.6　湍流k?ε模型24

2.1.7　计算域25

2.1.8　边界条件26

2.1.9　流动冻结27

2.1.10　行程与迭代27

2.2　Flow Simulation元件简化模型与设置27

2.2.1　风扇27

2.2.2　多孔板30

2.2.3　多孔介质32

2.2.4　印刷电路板35

2.2.5　辐射表面36

2.2.6　接触热阻37

2.2.7　散热器39

2.2.8　热接点40

2.2.9　热导管40

2.2.10　热电冷却器41

2.2.11　双热阻43

2.3　小结与讨论44

第3章　阀门内流场仿真45

3.1　行业知识45

3.1.1　流量系数45

3.1.2　流阻系数46

3.2　模型描述46

3.3　模型设置47

3.3.1　分析前的整体考虑47

3.3.2　操作过程48

3.4　模型更新、克隆与配置58

3.4.1　创建新的配置58

3.4.2　重新提交计算59

3.4.3　创建不同角度的多个配置59

3.5　小结与讨论：原始模型与CFD仿真模型59

第4章　汽车外流场仿真61

4.1　行业知识61

4.1.1　阻力系数61

4.1.2　风洞试验61

4.2　模型描述62

4.3　模型设置63

4.3.1　投影面积设置63

4.3.2　CFD模型设置64

4.4　后处理与结果解读71

4.5　自适应网格72

4.5.1　手动自适应细化73

4.5.2　基于结果的自适应网格73

4.6　小结与讨论：稳态和瞬态问题74

第5章　换热器仿真75

5.1　行业知识75

5.1.1　传热系数76

5.1.2　传热量76

5.1.3　传热面积76

5.1.4　努塞尔数76

5.2　共轭传热76

5.3　模型描述76

5.4　模型设置77

5.5　后处理与结果解读84

5.6　小结与讨论：网格对结果的影响85

第6章　旋转设备仿真87

6.1　行业知识87

6.1.1　风机主要技术参数87

6.1.2　水泵主要技术参数87

6.2　旋转物体的模拟方法89

6.2.1　移动壁面边界条件89

6.2.2　MRF旋转参考坐标系89

6.2.3　瞬态滑移网格90

6.3　模型描述91

6.4　模型设置91

6.5　后处理与结果解读96

6.6　小结与讨论：加快计算收敛的方法97

第7章　电子设备散热仿真99

7.1　行业知识99

7.1.1　芯片封装类型99

7.1.2　电子行业散热仿真　　101

7.2　电子冷却模块102

7.3　模型描述102

7.4　模型设置103

7.5　后处理与结果解读110

7.6　CircuitWorks113

7.7　小结与讨论：内流场与外流场的选择115

第8章　电感线圈焦耳热仿真116

8.1　模型描述116

8.2　模型设置116

8.3　后处理与结果解读122

8.4　小结与讨论：电场相关问题124

第9章　LED照明灯具仿真125

9.1　模型描述125

9.2　模型设置125

9.3　后处理与结果解读130

9.4　参数研究131

9.5　小结与讨论：传热模式的选择133

第10章　医疗器械仿真134

10.1　模型描述134

10.2　模型设置134

10.3　后处理与结果解读139

10.4　流体混合与自由液面139

10.5　小结与讨论：初始条件140

第11章　粒子分离设备仿真144

11.1　行业知识144

11.2　模型描述145

11.3　模型设置145

11.4　后处理与结果解读150

11.5　粒子研究与示踪物研究152

11.6　小结与讨论：实时耦合与顺序耦合153

第12章　室内空间流场仿真155

12.1　HVAC模块155

12.1.1　高级辐射模型155

12.1.2　人体舒适度因子158

12.1.3　扩展的工程数据库160

12.1.4　示踪物研究161

12.2　模型描述162

12.3　模型设置163

12.4　后处理与结果解读166

12.5　小结与讨论：警告信息168

参考文献173