———— (英国)培根
异步社区联袂仿真秀出版发行
本书以先进性、科学性、实用性、服务性为原则,在表达风格上力求通俗、简洁、直观。本书采用对比的方式详细讲解ANSYS热学分析过程中的各种问题,例如Mechanical热分析模块和CFD(计算流体力学)热分析模块的区别和联系,稳态热平衡与瞬态热平衡的后处理差异,并以工程实例的方式教会读者分析问题;也采用外延拓展的方式详细介绍ANSYS热学分析和优化设计相关的计算,例如以热学计算原理衍生扩散分析,以模态分析原理演绎热模态分析,以拓扑优化同步扩展增材制造分析,并对同类问题进行适当扩展,以处理实际工程问题。书中不仅详细介绍了操作流程,还清晰阐述了“为什么要这样操作?同类的问题该有怎样的分析思路?”正所谓“入木三分方能见微知著”。书中内容结合相关理论知识,从实际应用出发,文字通俗易懂、深入浅出,引领读者轻松掌握ANSYS Workbench热学分析和优化设计方法。
全书共4章,第1章介绍热学有限元分析的基本概念,并对比了FEM(有限元法)和FVM(有限体积法);第2章详细说明了ANSYS Workbench中Mechanical模块的热分析,包含热传导、热对流、热辐射、瞬态和非线性热分析、扩散、热固耦合分析,特别讲解了稳态和瞬态热平衡的后处理;第3章详细说明了ANSYS Workbench软件中Fluent模块的热分析,包含热传导、移动热源、对流和辐射、多孔介质的蒸发、凝华结霜、热分析标量方程、流固耦合传热分析,重点对Fluent中UDF的应用进行了描述;第4章详细介绍ANSYS Workbench软件中的优化设计过程,重点讲解了拓扑优化、增材制造和试验优化设计的基本原理及分析过程,包含相关优化设计方法、增材制造前处理、后处理及优化和反演设计。
本书内容新颖,紧密联系实际工程问题。例如,利用冰箱对不同初始温度的水进行冷却,通过查看结冰时间以验证Mpemba效应;对包含多层多孔介质的蒸锅进行蒸发计算,以验证蒸锅哪一层温度更高等。此外,本书还利用Excel软件完成任务,例如基本热学有限元计算和优化设计,接触热阻的参数优化设计,Fluid116、Combine37单元热计算,Material Designer模块的元胞法计算,Radiosity和AUX12辐射算法比较,热接触和Joint连接计算,热屈曲和热模态分析,Fluent凝华分析,基于Fluent的流固耦合传热分析,流体拓扑优化分析,增材制造前处理、工艺模拟、材料分析及过程模拟,以直接优化实现网格参数化得到网格划分基本规则“厚三圆十”,反演设计,以及可用于数字孪生的ROM(降价模型)分析。
本书主要面向ANSYS Workbench软件的初级和中级用户,对于高级用户也有一定的参考价值,可作为机械、材料、土木、能源、汽车交通、航空航天、水利水电等专业的本科生、研究生和专业教师的学习和教学用书,也可供相关领域从事产品设计、仿真和优化设计等工作的工程技术人员及广大CAE工程师学习参考。
本书配套有全书的模型文件,读者直接在ANSYS Workbench2000及以上版本打开或导入即可使用。本书配套资源可在异步社区网站、仿真秀官网(在仿真秀官网搜索周炬,进入周老师的仿真秀专栏下载)仿或QQ群“CAE基础与提高交流”(601859149)的群公告中查看并下载。
本书由周炬、苏金英撰写。在写作过程中得到了丁德馨教授、雷泽勇教授、邱长军教授、李必文教授、唐德文教授、朱红梅教授的悉心指导,在此深表感谢!本书还得到了湖南省学位与研究生教育改革课题《湖南省研究生高水平教材(93YSM001)》的资助。
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最后,仿真秀正在举办一个航空航天设计仿真系列讲座,感兴趣的朋友可以去听听,提前祝老铁们中秋国庆节日快乐。千万别错过今晚周老师的讲座!