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ANSYS 15.0几何建模与网格划分实战指南
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资料介绍
ANSYS 15.0几何建模与网格划分实战指南
出版时间：2014年版
内容简介
ANSYS Workbench提供了ANSYS系列求解器交互计算的强大平台，它整合了CAE技术的架构，促成了各数值模拟求解器前后处理的一系列无缝链接，可以实现数值模拟前处理与后处理的一体化。数值模拟的成败往往在于前处理，前处理通常包括几何建模及网格划分两部分，尤其是网格划分，更是前处理工作的关键任务。ANSYS Workbench集成了用于前处理的模块，包括用于几何建模的Design Modeler以及用于划分网格的Meshing。《ANSYS 15.0几何建模与网格划分实战指南》共11章，主要介绍了ANSYS Workbench平台集成的用于几何建模的Design Modeler，以及用于划分网格的Meshing的功能、操作流程与分析实例。全书实例多，内容丰富，分析全面，能够帮助读者尽快掌握几何建模与网格划分所涉及的操作与分析流程。《ANSYS 15.0几何建模与网格划分实战指南》颇具特色之处是将典型实例的操作过程录制成了动画，并配有全程语音讲解，收录在本书所附带的光盘中，可作为读者学习时的参考和向导。《ANSYS 15.0几何建模与网格划分实战指南》可作为土木、建筑、水利、石油、储运、机械、自动化、过程装备等领域研究人员、教师、研究生和高年级本/专科生的学习指南，也可作为ANSYS 15.0自学者学习几何建模与网格划分的教学参考书，还可作为各高等院校教育、培训机构开展数值仿真前处理教育的培训教材。
目录
第1章 ANSYS Workbench简介 1
1．1 Workbench概述 1
1．2 Workbench用户界面 2
1．2．1 实用工具盒 2
1．2．2 项目视图区 3
1．2．3 Workbench菜单栏 5
1．2．4 Workbench文档管理 8
1．2．5 Workbench模型输入 9
1．2．6 Workbench输出项目组元 10
1．3 Workbench操作流程 11
1．4 小结 13
第2章 Design Modeler简介 14
2．1 Design Modeler操作界面 14
2．1．1 Design Modeler界面布局 15
2．1．2 Design Modeler过滤器选择 24
2．1．3 Design Modeler图形控制 25
2．1．4 Design Modeler文档与帮助 25
2．1．5 Design Modeler弹出菜单 25
2．1．6 Design Modeler窗口管理 26
2．2 Design Modeler鼠标的使用 28
2．3 小结 28
第3章 草图建模 29
3．1 草图单位选择 30
3．2 草图模式 31
3．2．1 新平面创建 32
3．2．2 新草图创建 33
3．2．3 草图的快捷创建 33
3．2．4 平面变换 34
3．2．5 面和草图细节 34
3．2．6 草图模式下的GUI 35
3．3 草图工具 36
3．3．1 栅格 36
3．3．2 标尺 36
3．3．3 自动约束 37
3．3．4 基本造型工具 38
3．3．5 状态栏提示 40
3．3．6 其他小工具 41
3．4 草图细节与约束 41
3．4．1 草图细节 41
3．4．2 草图约束 42
3．5 尺寸定义 43
3．5．1 草图标注 43
3．5．2 尺寸编辑 45
3．6 草图处理 45
3．6．1 修改草图 45
3．6．2 草图复制 48
3．7 几何模型的关联 49
3．7．1 几何接口 49
3．7．2 关联CAD模型 49
3．7．3 导入CAD文件 50
3．7．4 导入定位 50
3．8 输出模型 50
3．9 实例3-1：圆柱绕流草图绘制 50
3．10 实例3-2：S型管草图绘制 52
3．11 实例3-3：卧式分离器草图绘制 56
3．12 实例3-4：叶轮草图绘制 58
3．13 小结 60
第4章 3D几何建模 61
4．1 体和零件 61
4．1．1 体类型 61
4．1．2 激活体和冻结体 62
4．1．3 体抑制 63
4．1．4 零件 63
4．2 3D特征操作 64
4．2．1 拉伸 64
4．2．2 扫掠 65
4．2．3 旋转 66
4．2．4 蒙皮 67
4．2．5 抽面/抽壳 68
4．2．6 3D特征细节(拉伸) 69
4．3 材料操作 70
4．3．1 添加材料 70
4．3．2 切除材料 71
4．3．3 切片材料 72
4．3．4 给表面添加印记 74
4．4 特征方向 75
4．5 特征类型 76
4．6 实例4-1：螺旋上升管建模 77
4．7 修改3D模型 78
4．8 3D曲线特征 80
4．9 平面体 82
4．10 命名选择 82
4．11 阵列 82
4．11．1 阵列特征 82
4．11．2 阵列创建 83
4．12 高级工具 85
4．12．1 冻结 85
4．12．2 解冻 86
4．12．3 包围 86
4．12．4 填充 87
4．12．5 对称 88
4．12．6 表面延伸 88
4．12．7 体操作 89
4．12．8 布尔 90
4．12．9 切片 91
4．12．10 面删除 92
4．12．11 边删除 93
4．12．12 合并 94
4．12．13 接合 94
4．12．14 投影 94
4．13 实例4-2：冷热水混合器建模 96
4．14 实例4-3：搅拌叶轮建模 97
4．15 实例4-4：电路板散热场建模 100
4．16 实例4-5：油阀流场建模 102
4．17 小结 106
第5章 概念建模 107
5．1 概念建模概述 107
5．1．1 概念建模方式 107
5．1．2 概念建模工具 108
5．2 创建与修改线体 109
5．2．1 从点生成线 109
5．2．2 从草图生成线 110
5．2．3 从边生成线 110
5．2．4 分割线体 111
5．3 横截面 112
5．3．1 横截面定义与工具 112
5．3．2 横截面对齐 113
5．3．3 横截面偏移 116
5．4 面的创建 117
5．4．1 从线建立面 117
5．4．2 从草图创建面 118
5．4．3 面修补 119
5．5 边结合 119
5．6 实例5-1：U型渠道建模 120
5．7 实例5-2：通风管建模 122
5．8 实例5-3：面拉伸与插入圆柱体 125
5．9 实例5-4：带衬层套管模型建模 132
5．10 小结 136
第6章 参数化建模 137
6．1 参数 137
6．1．1 尺寸参考 137
6．1．2 提取参数 138
6．1．3 参数管理器 139
6．1．4 驱动/附属参数 140
6．1．5 辅助变量 141
6．2 实例6-1：水流冲击桥墩的参数化建模 141
6．3 实例6-2：酱油瓶的参数化建模 149
6．4 小结 154
第7章 ANSYS网格划分及Meshing软件 155
7．1 网格划分简介 155
7．2 Meshing简介 158
7．2．1 Meshing平台界面 158
7．2．2 菜单栏 159
7．2．3 工具栏 162
7．2．4 用户图形操作窗口 162
7．2．5 模型树及详细设置窗口 164
7．3 小结 167
第8章 网格划分方法 168
8．1 2D几何网格划分方法 168
8．1．1 Quad Dominant(四边形主导网格划分) 169
8．1．2 Triangles(三角形网格划分) 170
8．1．3 MultiZone Quad/Tri(多区四边形/三角形网格划分) 170
8．2 3D几何网格划分方法 173
8．2．1 Automatic(自动网格划分) 174
8．2．2 Tetrahedrons(四面体网格划分) 175
8．2．3 Hex Dominant(六面体主导网格法) 177
8．2．4 Sweep(扫掠法) 178
8．2．5 MultiZone(多区法) 180
8．2．6 Inflation(膨胀法) 182
8．3 实例8-1：2D肘管网格划分 183
8．3．1 几何建模 184
8．3．2 网格划分 188
8．4 实例8-2：三通管网格划分 191
8．4．1 几何建模 192
8．4．2 网格划分 195
8．5 实例8-3：弯管网格划分 196
8．5．1 几何建模 197
8．5．2 网格划分 200
8．6 实例8-4：搅拌釜网格划分 202
8．6．1 几何建模 202
8．6．2 网格划分 205
8．7 实例8-5：多支管网格划分 207
8．7．1 几何建模 207
8．7．2 网格划分 210
8．8 实例8-6：换热混合器网格划分 212
8．8．1 几何建模 212
8．8．2 网格划分 215
8．9 实例8-7：分离器网格划分 215
8．9．1 几何建模 216
8．9．2 网格划分 222
8．10 小结 222
第9章 一般网格分析 223
9．1 网格划分流程 223
9．2 物理环境设置 225
9．3 全局网格控制 226
9．3．1 相关性关联中心 226
9．3．2 单元尺寸 226
9．3．3 初始网格种子 227
9．3．4 平滑和过渡 228
9．3．5 跨角中心 229
9．3．6 高级尺寸功能 230
9．4 局部网格控制 231
9．4．1 边、面和体的尺寸 231
9．4．2 影响球和体 232
9．4．3 接触尺寸 233
9．4．4 映射面划分 234
9．4．5 细化 234
9．4．6 收缩控制 235
9．5 膨胀控制 236
9．6 实例9-1：三通管网格控制 238
9．7 实例9-2：薄环的映射面划分 244
9．8 实例9-3：凸台的多区域膨胀网格划分 248
9．9 小结 250
第10章 网格划分质量 251
10．1 网格质量度量 251
10．1．1 Skewness 252
10．1．2 可接受比 253
10．1．3 最差单元 255
10．2 FLUENT求解器的网格质量考虑 256
10．3 CFX求解器的网格质量考虑 257
10．4 网格质量影响因素 257
10．4．1 CAD引入的模型 257
10．4．2 网格分解和分布 258
10．4．3 划分方法 259
10．4．4 膨胀选择 260
10．5 改进网格质量方法 260
10．5．1 一般建议 260
10．5．2 CAD问题清除 261
10．5．3 虚拟拓扑 262
10．5．4 收缩控制 263
10．5．5 网格尺寸和膨胀设置 264
10．6 实例10-1：复杂几何体的网格度量 264
10．7 实例10-2：汽车集流管的虚拟拓扑 272
10．8 实例10-3：简单几何体优化网格尺寸设置 279
10．9 小结 284
第11章 前处理综合实例 285
11．1 油罐排污建模与网格划分 285
11．1．1 几何建模 286
11．1．2 网格划分(Automatic网格划分方法) 292
11．1．3 网格划分(MultiZone网格划分方法) 293
11．1．4 网格划分(Sweep方法和Tetrahedrons方法划分网格) 295
11．2 油水分离器建模及网格划分 300
11．2．1 几何建模 300
11．2．2 网格划分 307
11．3 F形管线建模与网格划分 309
11．3．1 几何建模 309
11．3．2 网格划分 313
11．4 水分测定仪建模与网格划分 315
11．4．1 几何建模 315
11．4．2 网格划分 323
11．5 涡流排液采气装置建模与网格划分 326
11．5．1 几何建模 326
11．5．2 网格划分 330
11．6 三维圆柱绕流建模与网格划分 333
11．6．1 几何建模 333
11．6．2 网格划分 336
11．7 小结 337
参考文献 338
出版时间：2014年版
内容简介
ANSYS Workbench提供了ANSYS系列求解器交互计算的强大平台，它整合了CAE技术的架构，促成了各数值模拟求解器前后处理的一系列无缝链接，可以实现数值模拟前处理与后处理的一体化。数值模拟的成败往往在于前处理，前处理通常包括几何建模及网格划分两部分，尤其是网格划分，更是前处理工作的关键任务。ANSYS Workbench集成了用于前处理的模块，包括用于几何建模的Design Modeler以及用于划分网格的Meshing。《ANSYS 15.0几何建模与网格划分实战指南》共11章，主要介绍了ANSYS Workbench平台集成的用于几何建模的Design Modeler，以及用于划分网格的Meshing的功能、操作流程与分析实例。全书实例多，内容丰富，分析全面，能够帮助读者尽快掌握几何建模与网格划分所涉及的操作与分析流程。《ANSYS 15.0几何建模与网格划分实战指南》颇具特色之处是将典型实例的操作过程录制成了动画，并配有全程语音讲解，收录在本书所附带的光盘中，可作为读者学习时的参考和向导。《ANSYS 15.0几何建模与网格划分实战指南》可作为土木、建筑、水利、石油、储运、机械、自动化、过程装备等领域研究人员、教师、研究生和高年级本/专科生的学习指南，也可作为ANSYS 15.0自学者学习几何建模与网格划分的教学参考书，还可作为各高等院校教育、培训机构开展数值仿真前处理教育的培训教材。
目录
第1章 ANSYS Workbench简介 1
1．1 Workbench概述 1
1．2 Workbench用户界面 2
1．2．1 实用工具盒 2
1．2．2 项目视图区 3
1．2．3 Workbench菜单栏 5
1．2．4 Workbench文档管理 8
1．2．5 Workbench模型输入 9
1．2．6 Workbench输出项目组元 10
1．3 Workbench操作流程 11
1．4 小结 13
第2章 Design Modeler简介 14
2．1 Design Modeler操作界面 14
2．1．1 Design Modeler界面布局 15
2．1．2 Design Modeler过滤器选择 24
2．1．3 Design Modeler图形控制 25
2．1．4 Design Modeler文档与帮助 25
2．1．5 Design Modeler弹出菜单 25
2．1．6 Design Modeler窗口管理 26
2．2 Design Modeler鼠标的使用 28
2．3 小结 28
第3章 草图建模 29
3．1 草图单位选择 30
3．2 草图模式 31
3．2．1 新平面创建 32
3．2．2 新草图创建 33
3．2．3 草图的快捷创建 33
3．2．4 平面变换 34
3．2．5 面和草图细节 34
3．2．6 草图模式下的GUI 35
3．3 草图工具 36
3．3．1 栅格 36
3．3．2 标尺 36
3．3．3 自动约束 37
3．3．4 基本造型工具 38
3．3．5 状态栏提示 40
3．3．6 其他小工具 41
3．4 草图细节与约束 41
3．4．1 草图细节 41
3．4．2 草图约束 42
3．5 尺寸定义 43
3．5．1 草图标注 43
3．5．2 尺寸编辑 45
3．6 草图处理 45
3．6．1 修改草图 45
3．6．2 草图复制 48
3．7 几何模型的关联 49
3．7．1 几何接口 49
3．7．2 关联CAD模型 49
3．7．3 导入CAD文件 50
3．7．4 导入定位 50
3．8 输出模型 50
3．9 实例3-1：圆柱绕流草图绘制 50
3．10 实例3-2：S型管草图绘制 52
3．11 实例3-3：卧式分离器草图绘制 56
3．12 实例3-4：叶轮草图绘制 58
3．13 小结 60
第4章 3D几何建模 61
4．1 体和零件 61
4．1．1 体类型 61
4．1．2 激活体和冻结体 62
4．1．3 体抑制 63
4．1．4 零件 63
4．2 3D特征操作 64
4．2．1 拉伸 64
4．2．2 扫掠 65
4．2．3 旋转 66
4．2．4 蒙皮 67
4．2．5 抽面/抽壳 68
4．2．6 3D特征细节(拉伸) 69
4．3 材料操作 70
4．3．1 添加材料 70
4．3．2 切除材料 71
4．3．3 切片材料 72
4．3．4 给表面添加印记 74
4．4 特征方向 75
4．5 特征类型 76
4．6 实例4-1：螺旋上升管建模 77
4．7 修改3D模型 78
4．8 3D曲线特征 80
4．9 平面体 82
4．10 命名选择 82
4．11 阵列 82
4．11．1 阵列特征 82
4．11．2 阵列创建 83
4．12 高级工具 85
4．12．1 冻结 85
4．12．2 解冻 86
4．12．3 包围 86
4．12．4 填充 87
4．12．5 对称 88
4．12．6 表面延伸 88
4．12．7 体操作 89
4．12．8 布尔 90
4．12．9 切片 91
4．12．10 面删除 92
4．12．11 边删除 93
4．12．12 合并 94
4．12．13 接合 94
4．12．14 投影 94
4．13 实例4-2：冷热水混合器建模 96
4．14 实例4-3：搅拌叶轮建模 97
4．15 实例4-4：电路板散热场建模 100
4．16 实例4-5：油阀流场建模 102
4．17 小结 106
第5章 概念建模 107
5．1 概念建模概述 107
5．1．1 概念建模方式 107
5．1．2 概念建模工具 108
5．2 创建与修改线体 109
5．2．1 从点生成线 109
5．2．2 从草图生成线 110
5．2．3 从边生成线 110
5．2．4 分割线体 111
5．3 横截面 112
5．3．1 横截面定义与工具 112
5．3．2 横截面对齐 113
5．3．3 横截面偏移 116
5．4 面的创建 117
5．4．1 从线建立面 117
5．4．2 从草图创建面 118
5．4．3 面修补 119
5．5 边结合 119
5．6 实例5-1：U型渠道建模 120
5．7 实例5-2：通风管建模 122
5．8 实例5-3：面拉伸与插入圆柱体 125
5．9 实例5-4：带衬层套管模型建模 132
5．10 小结 136
第6章 参数化建模 137
6．1 参数 137
6．1．1 尺寸参考 137
6．1．2 提取参数 138
6．1．3 参数管理器 139
6．1．4 驱动/附属参数 140
6．1．5 辅助变量 141
6．2 实例6-1：水流冲击桥墩的参数化建模 141
6．3 实例6-2：酱油瓶的参数化建模 149
6．4 小结 154
第7章 ANSYS网格划分及Meshing软件 155
7．1 网格划分简介 155
7．2 Meshing简介 158
7．2．1 Meshing平台界面 158
7．2．2 菜单栏 159
7．2．3 工具栏 162
7．2．4 用户图形操作窗口 162
7．2．5 模型树及详细设置窗口 164
7．3 小结 167
第8章 网格划分方法 168
8．1 2D几何网格划分方法 168
8．1．1 Quad Dominant(四边形主导网格划分) 169
8．1．2 Triangles(三角形网格划分) 170
8．1．3 MultiZone Quad/Tri(多区四边形/三角形网格划分) 170
8．2 3D几何网格划分方法 173
8．2．1 Automatic(自动网格划分) 174
8．2．2 Tetrahedrons(四面体网格划分) 175
8．2．3 Hex Dominant(六面体主导网格法) 177
8．2．4 Sweep(扫掠法) 178
8．2．5 MultiZone(多区法) 180
8．2．6 Inflation(膨胀法) 182
8．3 实例8-1：2D肘管网格划分 183
8．3．1 几何建模 184
8．3．2 网格划分 188
8．4 实例8-2：三通管网格划分 191
8．4．1 几何建模 192
8．4．2 网格划分 195
8．5 实例8-3：弯管网格划分 196
8．5．1 几何建模 197
8．5．2 网格划分 200
8．6 实例8-4：搅拌釜网格划分 202
8．6．1 几何建模 202
8．6．2 网格划分 205
8．7 实例8-5：多支管网格划分 207
8．7．1 几何建模 207
8．7．2 网格划分 210
8．8 实例8-6：换热混合器网格划分 212
8．8．1 几何建模 212
8．8．2 网格划分 215
8．9 实例8-7：分离器网格划分 215
8．9．1 几何建模 216
8．9．2 网格划分 222
8．10 小结 222
第9章 一般网格分析 223
9．1 网格划分流程 223
9．2 物理环境设置 225
9．3 全局网格控制 226
9．3．1 相关性关联中心 226
9．3．2 单元尺寸 226
9．3．3 初始网格种子 227
9．3．4 平滑和过渡 228
9．3．5 跨角中心 229
9．3．6 高级尺寸功能 230
9．4 局部网格控制 231
9．4．1 边、面和体的尺寸 231
9．4．2 影响球和体 232
9．4．3 接触尺寸 233
9．4．4 映射面划分 234
9．4．5 细化 234
9．4．6 收缩控制 235
9．5 膨胀控制 236
9．6 实例9-1：三通管网格控制 238
9．7 实例9-2：薄环的映射面划分 244
9．8 实例9-3：凸台的多区域膨胀网格划分 248
9．9 小结 250
第10章 网格划分质量 251
10．1 网格质量度量 251
10．1．1 Skewness 252
10．1．2 可接受比 253
10．1．3 最差单元 255
10．2 FLUENT求解器的网格质量考虑 256
10．3 CFX求解器的网格质量考虑 257
10．4 网格质量影响因素 257
10．4．1 CAD引入的模型 257
10．4．2 网格分解和分布 258
10．4．3 划分方法 259
10．4．4 膨胀选择 260
10．5 改进网格质量方法 260
10．5．1 一般建议 260
10．5．2 CAD问题清除 261
10．5．3 虚拟拓扑 262
10．5．4 收缩控制 263
10．5．5 网格尺寸和膨胀设置 264
10．6 实例10-1：复杂几何体的网格度量 264
10．7 实例10-2：汽车集流管的虚拟拓扑 272
10．8 实例10-3：简单几何体优化网格尺寸设置 279
10．9 小结 284
第11章 前处理综合实例 285
11．1 油罐排污建模与网格划分 285
11．1．1 几何建模 286
11．1．2 网格划分(Automatic网格划分方法) 292
11．1．3 网格划分(MultiZone网格划分方法) 293
11．1．4 网格划分(Sweep方法和Tetrahedrons方法划分网格) 295
11．2 油水分离器建模及网格划分 300
11．2．1 几何建模 300
11．2．2 网格划分 307
11．3 F形管线建模与网格划分 309
11．3．1 几何建模 309
11．3．2 网格划分 313
11．4 水分测定仪建模与网格划分 315
11．4．1 几何建模 315
11．4．2 网格划分 323
11．5 涡流排液采气装置建模与网格划分 326
11．5．1 几何建模 326
11．5．2 网格划分 330
11．6 三维圆柱绕流建模与网格划分 333
11．6．1 几何建模 333
11．6．2 网格划分 336
11．7 小结 337
参考文献 338
