FloTHERM软件基础与应用实例(第2版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李波编著 著

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出版社： 中国水利水电出版社

ISBN：9787517044956

商品编码：25569956542

出版时间：2016-07-01

作  者:李波 编著 定  价:85 出 版 社:中国水利水电出版社 出版日期:2016年07月01日 页  数:530 装  帧:平装 ISBN:9787517044956 ●第二版前言
●前言
●第1章FloTHERM概述
●1.1FloTHERM软件介绍
●1.2FloTHERM软件背景原理
●1.3FloTHERM功能特点
●1.4FloTHERM工程应用背景
●1.5FloTHERM软件模块
●1.6FloTHERM软件安装
●1.6.1FloTHERM软件Windows版本安装
●1.6.2许可证安装
●1.6.3浮动版软件客户端许可证设置
●1.7FloTHERM软件主界面
●1.8FloTHERM简单实例分析
●第2章FloTHERM中传热学与流体力学基础
●2.1热传导
●2.1.1热传导微分方程式
●2.1.2傅里叶定律
●2.1.3热导率
●2.1.4热阻
●部分目录

内容简介

本书分为软件基础入门与应用实例两大部分，全书共计17章节。1～11章节为软件基础入门，其内容以热仿真工作流程、建立模型、网格划分、求解计算、结果处理、优化设计和仿真模型校核为主。12～17章节为软件应用实例部分，其内容主要由BGA封装芯片、户外通信机柜、数据中心、智能手机、服务器六个应用实例组成。本书内容丰富、讲解详尽，在介绍FloTHERM软件的同时，也注重相关背景原理的阐述和软件实际应用的注意事项。其中软件基础内容多来自作者的多年积累和整理。仿真模型的校准作为热仿真分析的重中之重，本书中也进行了细致的阐述。应用实例内容涵盖软件不同的应用领域，对于软件使用者而言，具有很强的实际指导意义。 李波 编著 李波，同济大学建筑环境与设备工程学士、上海理工大学工程热物理硕士。主要研究方向为电子设备冷却技术；曾就职于台达电子企业管理（上海）有限公司和明导（上海）电子科技有限公司，现为热领（上海）科技有限公司电子设备热设计技术主管，负责电子设备热设计、热仿真技术的应用、推广和培训等相关工作；编著出版《FloTHERM软件基础与应用实例》《FloEFD流动与传热仿真入门及案例分析》和《笑谈热设计》三本著作。

《计算流体动力学：原理、方法与高级应用》 内容简介 本书全面深入地探讨了计算流体动力学（CFD）的核心原理、核心算法、数值方法以及在众多工程领域的先进应用。旨在为读者提供一个坚实而广博的CFD理论基础，并辅以丰富的实际案例，帮助读者掌握利用CFD技术解决复杂工程问题的能力。本书适合高等院校相关专业本科生、研究生，以及从事工程设计、仿真分析和研发的工程师阅读。 第一部分：CFD理论基础 第一章：流体力学基础 本章将系统回顾和梳理流体力学中的基本概念和定律，为后续的CFD理论讲解奠定坚实基础。我们将从流体的基本性质出发，包括密度、粘度、表面张力等，并深入阐述流体微元体的运动学描述，如速度场、加速度场、散度、旋度等。 连续性方程（质量守恒）： 详细推导连续性方程在不同坐标系下的形式，解释其物理意义，并探讨其在不可压缩流和可压缩流中的应用。 动量方程（Navier-Stokes方程）： 这是CFD的核心方程之一。本章将详细推导Navier-Stokes方程，分解其各项的物理含义，包括惯性力、压力梯度力、粘性力、外力等。我们将分别介绍牛顿流体和非牛顿流体的动量方程，并讨论其在不同流动状态下的简化形式，如欧拉方程（无粘流）、伯努利方程（稳态、不可压、无粘流）。 能量方程： 介绍能量守恒定律在流体流动中的体现，推导能量方程，分析热传导、粘性耗散、对外功等项的贡献。讨论其在传热传质问题中的重要性。 其他守恒方程： 简要介绍组分守恒方程、湍流模型方程等，为后续章节的详细讲解做铺垫。 第二章：数值方法基础 本章将聚焦于将连续的流体力学方程转化为离散的数值格式，以及求解这些离散方程的数值方法。这是CFD实现数值模拟的关键步骤。 离散化方法： 有限差分法 (FDM)： 介绍有限差分法的基本思想，如何用差分近似导数，讨论中心差分、向前差分、向后差分的精度和稳定性。讲解如何将偏微分方程转化为代数方程组。 有限体积法 (FVM)： 详细阐述有限体积法的核心思想，即基于守恒律对控制体进行积分。讲解通量计算、界面插值、单元中心值更新等关键概念。强调FVM在处理复杂几何和保持守恒性方面的优势。 有限元法 (FEM)： 介绍有限元法的基本原理，包括单元划分、形函数、积分方程的建立（如伽辽金法）。讨论FEM在处理复杂边界和求解特定类型问题（如结构耦合）的适用性。 求解偏微分方程的数值技术： 线性方程组的求解： 介绍迭代法（如Jacobi法、Gauss-Seidel法、SOR法、GMRES法）和直接法（如LU分解、Crout分解）的基本原理和适用范围。 耦合方程组的求解： 重点讨论求解压力-速度耦合问题的算法，如SIMPLE算法族（SIMPLE, SIMPLER, SIMPLEC, PISO）及其改进算法。 时间推进方法： 介绍显式方法（如欧拉向前法）和隐式方法（如欧拉向后法、Crank-Nicolson法），分析它们的稳定性和精度。 数值格式的精度与稳定性： 深入分析截断误差的产生与控制，讨论Von Neumann稳定性分析方法，以及CFL条件在显式方法中的重要性。 第三章：湍流建模 湍流流动是自然界和工程中普遍存在的复杂现象。本章将介绍各种湍流建模方法，以模拟和预测湍流的影响。 湍流的统计描述： 介绍平均量、脉动量、雷诺应力等统计概念，以及雷诺平均方程（RANS）的推导。 雷诺平均模型 (RANS)： 代数模型： 如混合长度模型。 单方程模型： 如Spalart-Allmaras模型。 两方程模型： 详细介绍k-ε模型及其改进（Standard, Realizable, RNG），以及k-ω模型（Standard, SST）的原理、适用范围和优缺点。 大涡模拟 (LES)： 介绍LES的基本思想，即对大尺度涡进行直接求解，对小尺度涡进行亚格子模型（SGS）求解。分析其在捕捉非稳态流动特性方面的优势。 直接数值模拟 (DNS)： 简要介绍DNS的原理，即直接求解Navier-Stokes方程，不进行任何湍流假设。强调其对计算资源的要求极高，主要用于基础研究。 湍流模型的选择与验证： 讨论如何根据工程问题的特点选择合适的湍流模型，并介绍模型验证的方法和重要性。 第四章：CFD预处理与后处理 在进行CFD仿真之前，需要对计算域进行网格划分（预处理），仿真结束后，需要对结果进行可视化和数据分析（后处理）。 几何建模与导入： 介绍常用的CAD软件及其在CFD中的应用，如何导入和处理几何模型，包括实体、曲面、曲线等。 网格生成： 网格类型： 结构网格、非结构网格（四面体、六面体、混合网格）。 网格划分技术： 块推进法、扫掠法、Delaunay法、Advancing Front法等。 网格质量控制： 介绍网格质量指标（如长宽比、正交性、单元体积），以及如何提高网格质量。 网格密度与自适应网格： 讨论网格密度对计算精度和效率的影响，介绍基于误差估计的自适应网格技术。 边界条件设定： 详细介绍各种常用边界条件，如速度入口、压力出口、壁面（无滑移、滑移）、对称边界、周期性边界、自由流边界等，以及其在不同物理过程中的应用。 结果可视化： 介绍常用的可视化技术，如云图（Contour Plot）、矢量图（Vector Plot）、流线图（Streamline）、等值面（Isosurface）、切片图（Slice Plot）等，以及如何利用它们理解流场信息。 数据分析与评估： 介绍如何提取定量数据，如压力分布、速度剖面、流量、力、力矩、传热量等，并进行误差分析和结果验证。 第二部分：CFD高级应用与案例分析 第五章：稳态与瞬态流动模拟 本章将区分稳态和瞬态流动的概念，并探讨各自的求解策略和应用场景。 稳态流动模拟： 介绍稳态流动的定义，以及如何通过迭代收敛获得稳态解。讨论其适用于时间平均结果求解的场景，如恒定来流下的机翼气动载荷计算。 瞬态流动模拟 (Unsteady Flow Simulation)： 介绍瞬态流动的定义，以及如何通过时间步进求解。重点讨论瞬态仿真的挑战，如计算量大、稳定性要求高等。分析其在捕捉非定常现象中的应用，如涡脱落、周期性振荡、瞬时冲击波等。 数值求解策略的比较： 比较稳态和瞬态求解的计算成本、收敛性以及结果的意义。 第六章：传热传质问题的CFD模拟 本章将重点关注CFD在热力学和物质传输过程中的应用。 热传导： 介绍傅里叶导热定律，如何在CFD中耦合导热方程，处理固体传热和流体传热。 对流传热： 讨论自然对流、强制对流、混合对流的建模。重点介绍Nusselt数、Prandtl数等无量纲参数在对流传热分析中的作用。 辐射传热： 介绍辐射传热的基本理论，如黑体辐射、灰体辐射。讨论常用的辐射模型，如P-N模型、离散坐标模型（DOM）、蒙特卡罗法等。 相变传热： 简要介绍相变过程中能量和质量的转换，如蒸发、冷凝、熔化、凝固等。讨论相变建模的挑战和常用方法。 传质模拟： 介绍质量守恒方程，以及如何在CFD中模拟物质的扩散、对流混合等过程。应用场景如污染物扩散、化学反应等。 典型案例分析： 电子设备散热设计中的热管理。 建筑物的自然通风与人工空调系统。 化工反应器中的传热传质过程。 航空航天器表面的热防护。 第七章：多相流与界面跟踪 多相流在工业生产和自然界中非常普遍，如气液、液液、气固、液固等。本章将探讨多相流动的CFD模拟技术。 多相流模型分类： 欧拉-欧拉模型： 将各相视为连续介质，分别求解其守恒方程，并耦合相间作用力。适用于液液、气液等。 欧拉-拉格朗日模型： 将连续相（如流体）视为欧拉描述，将分散相（如颗粒）视为拉格朗日点粒子进行追踪。适用于气固、液固等。 自由表面模型： 专注于模拟具有清晰界面的流体，如VOF (Volume of Fluid) 方法、Level Set方法、Mass Conservation (MC) 方法等。 相间作用力： 讨论重力、浮力、曳力、升力、虚拟质量力、表面张力等相间作用力的建模。 界面追踪技术： 重点介绍VOF方法（几何重构、流率法）和Level Set方法（迹线方程、重构、平滑）的原理和优缺点。 典型案例分析： 波浪与结构的相互作用。 油水分离器中的两相流动。 喷雾干燥过程中的液滴蒸发。 气泡上升与溃灭。 第八章：可压缩流与激波 本章将聚焦于速度接近音速或超音速的流动现象，其中密度变化是关键因素。 可压缩流方程： 讨论可压缩流的能量方程，以及马赫数、音速等概念。 激波与膨胀波： 介绍激波（Shock Wave）和膨胀波（Expansion Wave）的形成机理，包括正激波、斜激波、附着激波等。 数值方法在激波捕捉中的挑战： 讨论如何处理激波附近的强梯度，避免数值耗散过大或产生假振荡。介绍激波捕捉格式，如TVD (Total Variation Diminishing) 格式、ENO (Essentially Non-Oscillatory) 格式、WENO (Weighted Essentially Non-Oscillatory) 格式。 激波管与超音速喷管流动： 分析这些典型算例中的激波传播与反射。 典型案例分析： 超音速飞机外形设计。 高超声速飞行器的气动加热。 爆炸冲击波的传播与影响。 内燃机燃烧过程中的燃烧波。 第九章：CFD与多物理场耦合 许多工程问题涉及多种物理现象的相互作用，需要将CFD与其他仿真工具进行耦合。 结构-流体相互作用 (FSI)： 弱耦合与强耦合： 讨论不同耦合策略的适用性。 流固耦合仿真： 如航空器机翼的气动弹性分析、桥梁的风致振动、心脏瓣膜的血流动力学分析。 电磁-流体相互作用 (EMF)： 如等离子体流动、电磁泵、磁流体发电机等。 声-流相互作用： 如发动机噪声、气流噪声的产生与传播。 多物理场耦合策略： 介绍求解器集成、接口技术、数据交换等。 第十章：CFD在特定工程领域的应用实例 本章将通过详细的案例研究，展示CFD在不同工程领域的实际应用价值。 航空航天工程： 飞机机翼、机身的气动性能优化。 火箭发动机内部流场分析。 飞行器热管理。 汽车工程： 整车气动外形优化以降低风阻。 发动机燃烧室、进排气系统流场分析。 车内热舒适性模拟。 能源与动力工程： 燃气轮机、蒸汽轮机叶片流动与传热。 核反应堆冷却剂流动与传热。 风力涡轮机叶片的气动设计。 环境工程： 建筑物周围风场模拟与城市通风分析。 大气污染物扩散模拟。 河流、湖泊、海洋水动力学模拟。 生物医学工程： 血液在血管和人工器官中的流动模拟。 呼吸系统气流模拟。 药物输送模拟。 电子电气工程： 电子元器件的散热设计。 LED灯具的光学与热学耦合分析。 附录 CFD专业术语表 常用流体力学公式汇总 CFD软件介绍（通用性描述，不指向特定软件） 本书力求内容全面，既注重理论深度，又强调实践应用，通过丰富的案例分析，帮助读者将CFD理论知识转化为解决实际工程问题的能力。通过阅读本书，读者将能够更好地理解流体行为的复杂性，并能够熟练运用CFD工具进行仿真分析和性能优化。

评分☆☆☆☆☆

对于已经具备一定CFD基础，但希望将FloTHERM应用到更复杂仿真场景的读者而言，这本书在高级应用方面的篇幅略显单薄。书中对于参数化建模、优化设计、以及与其他工程软件（如CAD、PCB设计软件）的集成应用方面，仅仅是点到为止，缺乏系统性的指导。我希望能看到更多关于如何利用Floimerh进行自动化仿真流程构建、如何进行敏感性分析和多参数优化，以及如何有效地处理大型复杂模型的网格质量和收敛性问题。书中关于后处理工具的介绍也较为基础，对于高级后处理技术，例如定制化报告生成、多结果对比分析、以及数据可视化的高级技巧，则鲜有提及。

评分☆☆☆☆☆

初拿到这本《FloTHERM软件基础与应用实例(第2版)》，我原本满怀期待能深入了解这款热仿真软件的精髓，尤其是在实际工程问题中的应用技巧。然而，翻阅之下，我发现这本书在理论讲解的深度和广度上，似乎未能完全满足我的预期。书中对FloTHERM软件核心算法的阐述，虽然触及了部分概念，但对于底层数学模型的推导和物理原理的深入剖析略显不足。例如，在提及湍流模型时，书中更多的是介绍模型的名称和应用场景，而非对其数学方程、适用条件以及与不同流动特性之间关系的细致讲解。这使得我无法真正理解为何在特定情况下选择某个湍流模型更为合适，也限制了我对仿真结果进行更深层次的验证和解释。

评分☆☆☆☆☆

总体而言，这本书在介绍FloTHERM软件的基本界面和常用功能方面，为初学者提供了一个入门的框架。然而，从一本“基础与应用实例”的书籍来说，其内容的深度和广度，似乎未能充分覆盖到读者在实际工程应用中所面临的多样化和复杂化需求。尤其是在如何将软件功能与实际工程问题紧密结合，以及如何通过扎实的理论基础来指导仿真实践方面，仍有较大的提升空间。我希望未来版本能够更加注重理论与实践的深度融合，提供更多高阶应用案例，并分享更多解决复杂工程热管理问题的思路和方法。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我注意到书中对一些关键操作步骤的解释，虽然清晰，但在细节上仍有改进空间。尤其是在涉及到一些软件的“隐藏”功能或者是不常用的高级设置时，书中并没有给出充分的指引。例如，在进行瞬态仿真时，如何有效地选择时间步长、如何处理仿真中断后的续算，以及如何针对性的进行模型验证和校准（Validation and Verification），这些内容书中就没有深入探讨。我期待书中能提供一些“最佳实践”的建议，帮助我们避免在仿真过程中可能遇到的常见陷阱，并提升仿真结果的准确性和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构和内容编排，对我这样一个希望快速上手并解决实际问题的读者来说，存在一些挑战。虽然书中提供了多个应用实例，但这些实例的选取，似乎更侧重于展示软件的某些特定功能，而较少涉及一些在实际工程设计中更为普遍且棘手的问题，比如大规模电子设备的散热设计、复杂流道的压力损失计算，亦或是涉及多物理场耦合（如电热、结构应力等）的仿真分析。我期望书中能够包含更多贴近实际工业生产需求的案例，比如针对服务器机箱整体气流组织优化、移动通信基站户外设备散热解决方案、以及汽车电子模块的热管理等，并详细剖析这些案例的建模思路、网格划分策略、边界条件设定以及结果后处理的关键要点。