《精通CFD动网格工程仿真与案例实战》共12章，第1章主要介绍了CFD分析和FLUENT的基础知识；第2章介绍动态网格理论知识；第3章至第9章详细介绍FLUENT动网格方法；第10章介绍了与动网格相关的其他方面的知识；第11章和第12章是动网格实战案例。另外，《精通CFD动网格工程仿真与案例实战》中还讲到了FLUENT的一些应用技巧。《精通CFD动网格工程仿真与案例实战》也讲了部分FLUENT的基础知识，基本上都是归纳性的，而且主要是为了系统性学习动网格技术。
　　《精通CFD动网格工程仿真与案例实战》适合已经掌握了FLUENT的基础应用工程技术人员阅读，也可作为大中专院校相关专业的教材，以及培训学校的培训教材。

　　隋洪涛，博士，毕业于南京航空航天大学，曾任职于Fluent中国/Ansys中国，现任职于海基科技，长期从事CFD研究与应用工作。
　　李鹏飞，北京大学博士，阿德莱德大学访问学者，从事FLUENT模拟工作六年，发表SCI论文20余篇，编写《精通CFD工程仿真与案例实战》一书，拥有六项发明专利。目前在北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室从事CFD研究工作。
　　马世虎，毕业于大连理工大学动力工程系，现供职于ANSYS中国，长期从事CFD研究与应用工作。

内容提要
推荐序
前言
第1章 FLUENT概述
1.1 软件介绍
1.2 CFD 分析方法与基本步骤
1.3 FLUENT 基础
第2章 动态网格理论基础
2.1 概述
2.2 守恒型动网格流场计算方程
2.3 FLUENT 中动网格模型的兼容性
第3章 FLUENT动态网格模型算法概要
3.1 体网格再生方法
3.2 边界运动或变形的指定
3.3 动网格问题设定图形用户界面GUI
3.4 FLUENT 中动网格模型的限制
第4章 铺层
4.1 铺层基本特点
4.2 铺层法动网格设置
4.3 实例一：活塞运动
4.4 区域优先级
4.5 边界条件的继承性
4.6 实例二：传送带
4.7 实例三：玩具枪
4.8 实例四：纯旋转运动
4.9 铺层算法的限制
4.10 铺层算法的技巧
第5章 弹性光顺
5.1 弹性光顺法的基本特点
5.2 实例一：形状不规则的活塞运动
5.3 非三角形/四面体网格的光顺
5.4 弹性光顺方法的限制
5.5 练习
第6章 局部重构法
6.1 局部重构法概要
6.2 局部体网格重构算法
6.3 实例一：存储分离
6.4 实例二：三维活塞运动
6.5 实例三：不规则活塞运动
6.6 维度面网格重构
6.7 实例四：二点五维度网格重构
6.8 尺度重构间隔（Size Remesh Interval）
6.9 实例五：二维活塞
6.10 局部重构法应用
6.11 局部重构算法技巧
第7章 尺寸函数
7.1 概述
7.2 局部重构和尺寸函数GUI
7.3 实例一：存储分离
7.4 局部重构和尺寸函数技巧
第8章 耦合运动
8.1 六自由度运动轨迹计算原理
8.2 实例：二维存储分离
8.3 案例简析
8.4 1DOF UDF
8.5 1DOF 案例分析
8.6 6 DOF 求解技巧
第9章 动网格中的UDF
9.1 UDF 基础
9.2 动网格UDF 介绍
第10章 动网格辅助功能与非定常计算技巧
10.1 动网格Events 功能
10.2 运动预览
10.3 动网格与定常解算器
10.4 非定常计算技巧
第11章 动网格案例实战一
11.1 动网格案例实战一：二维绝热压缩（动态层技术）
11.2 动网格案例实战二：二维绝热压缩（网格重划技术和弹性光顺技术）
11.3 动网格案例实战三：用动网格模型求解二维振动混合器问题
11.4 动网格案例实战四：三维绝热压缩（动态层技术、网格重划技术和弹性光顺技术）
11.5 动网格案例实战五：利用UDF 控制柔性振动膜的动网格问题
11.6 动网格案例实战六：二维移动阀门
11.7 动网格案例实战七：利用局部网格重划技术对蝶阀建模
11.8 动网格案例实战八：利用弹性光顺技术求解不规则活塞问题
11.9 动网格案例实战九：导弹发射
第12章 动网格案例实战二
12.1 动网格案例实战十：二点五维动网格案例
12.2 动网格案例实战十一：二维活塞动网格仿真
12.3 动网格案例实战十二：存储分离过程动网格模拟
12.4 动网格案例实战十三：三维活塞动网格
12.5 动网格案例实战十四：不规则活塞运动

　　前言
　　流体是人们日常生活中广泛接触的物质，对其力学特性的研究也一直是工程界非常关注的研究方向之一。对其力学特性的研究主要有三种方法，一是理论分析方法、二是实验方法、三是数值计算方法，分别被称为理论流体力学、实验流体力学和计算流体力学（Computation Fluid Dynamics — CFD）。CFD是流体力学、计算数学和计算机科学相交叉的一门新兴学科。它主要是通过数值方法求解流体力学控制方程。由于其计算量比较大，因此，其实现过程大多是在高性能计算机（甚至是超级计算机）上完成的。近几年，随着数值方法和计算机技术的快速发展， CFD 的应用越来越广泛，为许多复杂流动问题（如湍流、燃烧、化学反应、噪声、非定常、传热、传质以及边界运动问题）提供了有效的解决方法，甚至可以研究某些流动机理问题。在实际工程应用中，CFD 可以非常有效地分析产品问题所在，减少研发成本，缩短研发周期，而且便于工程优化设计。
　　FLUENT软件是目前国际上比较流行的大型商用CFD软件包，它可以求解流体的流动、湍流、传热、多相流、相变、化学反应、气动噪声等物理现象。其应用范围非常广泛，涉及航空航天、船舶、汽车、能源、化工、水利、家电、生物医学等。
　　长期以来，人们一直没有好的方法来模拟鸟扇动翅膀飞行、鱼摆动尾巴游动等这类司空见惯的动边界流体力学问题。这类问题的特点是边界随着时间在变化，以前只能通过准定常的方式对其模拟计算，连实验也不能很好地解决这类问题。CFD 对这类问题模拟时的控制方程与定边界问题相比多一个变量，即网格也是时间的函数。近几年，FLUENT 软件推出完善的动态网格技术专门来解决动边界问题。这个技术非常实用，不仅可以解决鸟扇动翅膀飞行、鱼摆动尾巴游动等仿生学问题，而且可以解决发动机气缸中活塞与阀门的运动、偏心压缩机转动、高速列车相错与穿越隧道、飞机投弹与襟副翼摆动和座椅弹射、导弹水下与井下发射、火箭整流罩分离与级间分离、子弹与炮弹出膛等几乎所有边界运动的流体力学问题。而且，此技术可以与流固耦合（FSI）技术结合自动解决大变形流固耦合问题。
　　尽管本书中讲到了部分FLUENT的基础知识，但基本上都是归纳性的，而且主要是为了帮助读者系统性学习动网格技术。因此，读者在阅读本书时应已经掌握了FLUENT的基础应用或系统地参加过FLUENT的基础培训。书中也未涉及应用前处理器生成网格的操作，即默认读者已经掌握了一种网格生成软件。
　　本书由隋洪涛、李鹏飞、马世虎、马富银和胡颖等编写。限于作者的知识水平和经验，书中难免存在疏漏之处，恳请广大读者批评、指正与交流，以便再版时修正，作者联系邮箱为：Pkucfd@gmail.com。编辑联系邮箱为：zhangtao@ptpress.com.cn。
　　编者

　　第2章 动态网格理论基础
　　2.1 概述
　　在流体工程中有大量的问题是边界运动与变形的，这都需要用到动态网格技术来模拟。比如航空航天工业中，飞机襟、副翼的运动，飞机外挂物分离投放过程，弹射救生过程，导弹井下发射过程，火箭级间分离、整流罩分离、尾罩分离过程等；内燃机中活塞和气门的运动等；流体机械中阀门的开启与关闭过程，偏心泵转动等；隧道与机车工程中机车穿越隧道的过程；生物医学中动脉血管的膨胀与收缩，肺的吸气与呼气过程等；生物仿生学中鸟扇动翅膀飞行、鱼摆动尾巴游动等。上述问题的非定常效应都非常重要，在动态网格技术诞生之前，只能简化为定常或准定常的问题来模拟。
　　FLUENT 中的动态网格（简称为动网格）模型可用来模拟由于流体域边界刚性运动或者边界变形引起的流体域形状随时间变化的流动问题。边界刚性运动（平移或旋转），如内燃机中的活塞，飞机襟、副翼的运动；边界本身发生变形，如气球充气过程，心脏动脉血管变形。从6.3版开始，FLUENT中的动态网格模型也可用于定常问题的模拟，主要是用于在定常解算器中移动网格。边界的运动分为两种，一是预先指定的运动，如用户可指定某刚体关于重心的线速度和角速度随时间的变化；二是非预先指定的运动，其后续运动由当前时间步的解来确定，如线速度和角速度由作用于某固体上的力的平衡来计算，也就是FLUENT六自由度（6DOF）解算器所要做的事情。
　　在FLUENT中，每一个时间步上体网格的更新是由解算器根据边界的新的位置来自动完成的，即解算器可以根据边界的运动和变形自动地调节内部体网格节点的分布，使用起来非常地方便。在使用动态网格时，用户仅需提供初始网格并在模型中指定任意区域的运动即可。关于运动的指定，FLUENT允许用户通过边界profile文件或者用户自定义函数（UDF）或者六自由度（6DOF）解算器来指定。
　　在FLUENT中，运动的描述一般需要指定在面区（face zones）或者单元区（cell zones）上。如果模型中包含运动和非运动区域，用户需要在生成网格时分组定义为各自的面区（face zones）或者单元区（cell zones）进行识别。如果某个区域由于相邻的区域的运动而变形，那么这样的区域也需要在初始网格中分组定义为单独的区（Zones）。不同区域之间的边界不要求网格一定连续（conformal），用户也可以使用不连续网格（non-conformal）或者滑动界面（interface）来连接不同的区域。