SOLIDWORKS Flow Simulation培训教材＜繁体中文版＞ pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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SOLIDWORKS Flow Simulation培训教材＜繁体中文版＞是依据DS SOLIDWORKS公司所出版的《SOLIDWORKS：SOLIDWORKS Flow Simulation》编译而成的书籍。本书着重于介绍使用SOLIDWORKS Flow Simulation软体的介面与分析流程，并结合多个经典范例展现了软体的强大功能。包含新建 一个专案的大概流程、网格划分的细节、热分析、外部流场暂态分析、共轭热传、EFD Zooming...等。

　　本套教材不但保留了英文原版教材精华和风格基础外，同时也按照台湾读者的阅读习惯进行了编译审校，最适合企业工程设计人员和学校相关专业师生使用。
 

深入流体力学与CFD工程应用：从基础理论到高级仿真实践 本教材旨在为读者提供一个全面、系统且深入的计算流体力学（CFD）知识体系与工程实践指南，聚焦于流体流动、传热、质量传递等复杂物理现象的数值求解与工业应用。全书内容横跨理论基础、数值方法、前处理技术、求解器应用、后处理分析以及工程案例解析，旨在培养读者独立运用CFD工具解决实际工程问题的能力。 第一篇：流体力学基础与CFD理论核心 本篇内容将奠定坚实的理论基础，是理解所有数值模拟工作的前提。 第一章：流体力学基础回顾 本章首先回顾了流体力学的基本概念，包括流体的基本性质（密度、粘度、表面张力等）、流态分类（层流与湍流）及其对工程设计的影响。重点阐述了描述流体运动的四大基本方程： 1. 连续性方程（质量守恒）： 详细分析了在不同坐标系下，定常与非定常流动的数学表达形式，以及其在可压缩与不可压缩流体中的应用差异。 2. 动量方程（牛顿第二定律在流体中的体现）： 深入剖析了Navier-Stokes方程的物理意义，区分了粘性力和压力梯度力，并讨论了其在笛卡尔、圆柱和球坐标系中的具体形式。特别强调了在处理高雷诺数流动时的简化模型（如Euler方程）。 3. 能量方程（热力学第一定律）： 阐述了对流、传导和辐射在能量传递中的作用，建立了描述温度场演化的控制方程，包括对粘性耗散项和热源项的详细讨论。 4. 组分输运方程（质量守恒的扩展）： 针对多组分或化学反应流动的模拟，引入了扩散、对流和反应速率对组分浓度的影响模型。 第二章：湍流模型与经典流场分析 湍流流动是绝大多数工程问题的核心挑战。本章集中于湍流的描述与建模。 1. 湍流的特征与统计描述： 探讨了湍流的随机性、各向异性和能量级串现象。引入雷诺平均（RANS）的概念，解释了雷诺应力项的出现及其对求解的困难。 2. RANS模型详解： 详细介绍了主流的RANS湍流模型，包括： 零方程模型： 如长度尺度估算法的局限性。 一方程模型： 如Spalart-Allmaras模型，及其在边界层流动中的应用优势。 二方程模型： 重点解析了$k-epsilon$模型（标准、Realizable、RNG版本）和$k-omega$模型（标准、SST版本）。对SST模型的混合函数机制、近壁面处理策略（$omega$的使用）进行了深入的对比分析。 3. 高精度模拟方法概述： 简要介绍大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）的基本思想、计算量需求及其在需要精确捕捉涡结构时的应用场景。 第三章：数值方法与求解器原理 本篇是CFD算法的核心，解释了如何将微分方程转化为可求解的代数方程组。 1. 离散化技术： 详细介绍有限体积法（FVM）作为CFD主流方法的原理，包括控制体的构建、积分过程以及通量在界面上的计算。 2. 压力-速度耦合算法： 深入剖析了处理连续性方程和动量方程之间耦合问题的关键技术： SIMPLE系列算法： 详细解释了SIMPLE、SIMPLER、PISO和C-PISO算法的迭代修正步骤和收敛策略。 压力泊松方程的求解： 讨论了系数矩阵的特性以及预条件共轭梯度法（PCG）等代数求解器的应用。 3. 空间离散格式： 对比了不同对流项离散格式的精度与稳定性： 一阶迎风格式： 引入数值耗散和网格依赖性问题。 高阶格式： 介绍QUICK（三点上风插值）及TVD（Total Variation Diminishing）格式的基本思想，强调其在抑制数值振荡和提高精度方面的作用。 第二篇：网格生成与前处理技术 网格质量直接决定了仿真的准确性和收敛性。本篇侧重于几何准备和网格划分的艺术与科学。 第四章：几何建模与清洗 1. CAD模型的导入与准备： 讨论从主流三维建模软件（如Parasolid, STEP, IGES）导入几何体的流程，以及应对复杂曲面和实体之间的公差问题。 2. 缺陷修复与简化： 详细讲解了处理“香肠状”几何特征、小间隙、重叠面、尖锐边缘等对网格划分不利的几何缺陷的方法。包括缝合、拉伸、拔模、特征抑制（Defeaturing）等操作。 3. 计算域的定义： 强调为确保边界条件有效性，如何合理设置外部流动的计算域尺寸，特别是对远场边界的设定原则。 第五章：结构化与非结构化网格的生成 1. 结构化网格（Hexahedral）： 讨论其在规则几何中的优势，以及映射（Mapping）技术在创建高质量网格中的应用。 2. 非结构化网格（Tetrahedral, Polyhedral）： 重点分析了非结构化网格的灵活性，尤其是在复杂内部流道中的应用。详细介绍基于曲率和网格细化区域（Refinement Zones）的局部加密技术。 3. 边界层网格的生成与控制： 这是解决近壁面湍流的关键。详细讲解如何设置第一层网格高度（$y^+$值）、层数、膨胀比，以确保壁面附近流动信息的准确捕捉，区分全$Delta y^+$解析方法和壁面函数方法的网格要求。 4. 网格质量评估指标： 深入解析网格质量参数，如正交性（Orthogonality）、平滑度（Skewness）、纵横比（Aspect Ratio）和雅可比行列式，并设定不同工程问题的可接受阈值。 第三篇：高级物理模型与专业应用 本篇将模拟的复杂性提升至传热、相变、动网格等高级功能。 第六章：传热学与多物理场耦合 1. 导热与对流换热： 详细阐述固体内部热传导方程（傅里叶定律）与流体内的对流换热耦合机制。讨论如何正确定义壁面边界条件（恒温、恒热流密度、对流/辐射边界）。 2. 辐射换热模型： 介绍气体与固体表面的辐射换热计算，包括离散坐标法（DOM）或P1模型在评估体积辐射和表面辐射中的应用。 3. 相变与多相流基础（可选）： 简要介绍气液两相流的描述方法，如Eulerian-Eulerian（欧拉模型）的基本原理和应用限制。 第七章：动网格（Moving Mesh）与优化设计 1. 动网格原理： 介绍单元体积守恒和节点位移的计算方法，区分平移、旋转和变形。 2. 周期性与交界面（Interface）： 讲解在模拟旋转机械（如风扇、转子）时，如何设置周期性边界条件以减小计算域，以及处理不同运动区域之间的信息传递技术（如过界面插值）。 3. 参数化与优化： 介绍如何将几何参数与求解器结合，实现对设计变量的自动迭代计算，以达到最小阻力、最大传热系数等优化目标的基本流程。 第四篇：后处理、验证与不确定性分析 成功的仿真不仅在于得到结果，更在于对结果的正确解读和可靠性评估。 第八章：工程结果的提取与可视化 1. 定量指标计算： 重点讲解如何精确计算关键工程参数，包括： 力学参数： 升力、阻力系数（$C_L, C_D$）、力矩系数。 热力学参数： 努塞尔数（$Nu$）、换热系数、总换热量。 流动参数： 压力损失系数、质量流量加权平均温度等。 2. 流场可视化技术： 掌握不同可视化工具的有效使用： 矢量图与流线图： 区分线迹（Pathlines）、流迹（Streaklines）和时间线（Timelines）的物理意义。 等值面（Isosurface）： 如何通过选择合适的变量（如涡量、速度梯度）来识别关键结构，如分离点或再附着点。 截面云图： 选择最佳截面以展示内部压力、速度或温度分布。 第九章：求解收敛性、网格无关性与误差评估 本章强调工程仿真的科学严谨性。 1. 收敛性判据的深入分析： 不仅依赖残差曲线，更需关注物理量平衡（如质量、动量、能量的残差守恒）和定常解的波动性。 2. 网格收敛性研究（Grid Convergence Study）： 阐述如何通过系统性地加密和粗化网格，进行外推分析，以确定数值解对网格尺寸的依赖性，并量化网格引起的截断误差。 3. 模型不确定性与验证： 讨论湍流模型选择对结果的影响，并介绍与实验数据或解析解进行对比验证（Verification and Validation, V&V）的基本步骤，确保仿真结果在工程决策中的可靠性。 通过对以上九章内容的系统学习，读者将能够构建一个从底层物理原理到上层工程应用的全景认知，熟练运用CFD工具解决从简单管道流动到复杂设备换热的各类工程挑战。

第1章 新建SOLIDWORKSFlow Simulation专案
1.1 案例分析：歧管组合件
1.2 专案描述
1.3 模型准备
1.4 后处理
1.5 讨论
1.6 总结

第2章 网格划分
2.1 案例分析：化学腔体
2.2 专案描述
2.3 计算网格
2.4 显示Basic Mesh基本网格
2.5 Initial Mesh初始网格
2.6 模型精度
2.7 结果精度/初始网格的阶数
2.8 控制平面
2.9 总结

第3章 热分析
3.1 案例分析：电子机箱
3.2 专案描述
3.3 Fan风扇
3.4 Perforated Plates多孔板
3.5 讨论
3.6 总结

第4章 外部流场暂态分析
4.1 案例分析：圆柱周遭流场
4.2 专案描述
4.3 雷诺数
4.4 外部流场
4.5 暂态分析
4.6 紊流强度
4.7 求解自适性网格细化
4.8 二维流动
4.9 Computational Domain计算域
4.10 Calculation Control Options计算控制选项
4.11 时间动画
4.12 讨论
4.13 总结

第5章 共轭热传
5.1 案例分析：产热冷却板
5.2 专案描述
5.3 共轭热传概述
5.4 真实气体
5.5 总结

第6章 EFD Zooming
6.1 案例分析：电子机箱
6.2 专案描述
6.3 EFD Zooming概述
6.4 总结

第7章 多孔性材质
7.1 案例分析：催化转换器
7.2 专案描述
7.3 多孔性材质概述
7.4 设计变更
7.5 讨论
7.6 总结

第8章 旋转参考系统
8.1 概述
8.2 第一部分：平均
8.3 第二部分：Sliding Mesh滑移网格
8.4 总结

第9章 参数研究
9.1 案例分析：活塞阀
9.2 专案描述
9.3 稳态分析
9.4 第一部分：目标最佳化
9.5 第二部分：假设分析
9.6 第三部分：多参数最佳化
9.7 总结

第10章 自由液面
10.1 案例分析：溃堤流动
10.2 专案描述
10.3 自由液面概述
10.4 实验数据
10.5 总结

第11章 气蚀现象
11.1 案例分析：锥形阀
11.2 专案描述
11.3 气蚀现象概述
11.4 讨论
11.5 总结

第12章 相对湿度
12.1 概述
12.2 案例分析：厨房
12.3 专案描述
12.4 总结

第13章 粒子轨迹
13.1 案例分析：飓风产生器
13.2 专案描述
13.3 粒子轨迹概述
13.4 总结

第14章 超音速流动
14.1 超音速流动
14.2 案例分析：图锥体
14.3 专案描述
14.4 讨论
14.5 总结

第15章 FEA负载传递
15.1 案例分析：广告刊板
15.2 专案描述
15.3 总结

评分☆☆☆☆☆

**第一段** 身為一名在機械設計領域摸索多年的工程師，我深知模擬分析在專案開發中的重要性。過去，我一直仰賴其他昂貴的軟體，學習曲線也頗為陡峭，常常耗費大量時間在設定參數和理解介面。直到最近，我才接觸到這本《SOLIDWORKS Flow Simulation 培訓教材＜繁體中文版＞》。說實話，一開始我對「培訓教材」這四個字並沒有抱持太高的期望，總覺得會是生硬、枯燥的學術性內容。但實際翻閱後，我對它完全改觀！這本書的編排方式非常貼近實際操作，每一個章節都從一個具體的應用情境出發，例如風扇的散熱設計、水管的壓力分佈等，然後逐步引導讀者如何利用 Flow Simulation 來解決這些問題。書中的圖文並茂，大量的螢幕截圖和清晰的步驟說明，讓原本覺得複雜的 CFD 模擬變得易於理解。更讓我驚喜的是，它並沒有迴避一些進階的操作，而是以循序漸進的方式介紹，讓我在掌握基礎後，能夠更深入地探索軟體的潛力。我尤其喜歡書中針對常見錯誤和疑難雜症的解析，這讓我在實際操作時能夠少走許多冤枉路。對於那些想要提升設計效率、減少實體測試成本的台灣工程師來說，這絕對是一本值得投資的入門與進階參考書。

评分☆☆☆☆☆

**第五段** 作為一位資深的水電工程師，我經常需要處理管路系統的壓降、水流速度、以及熱傳導等問題。過去，我們主要依賴經驗和一些簡化的公式來進行設計，雖然在許多情況下能夠應付，但對於複雜的系統，往往難以做到精確的預測和優化。直到我接觸到 SOLIDWORKS Flow Simulation，並閱讀了這本《SOLIDWORKS Flow Simulation 培訓教材＜繁體中文版＞》，我才真正體驗到模擬分析的強大之處。這本書的內容非常豐富，從最基礎的建立流體域、設定流體性質，到進階的熱交換器分析、外部流動模擬，幾乎涵蓋了我在工作中會遇到的各種情況。我尤其讚賞書中對於「網格」的講解，它詳細說明了不同網格策略對模擬結果的影響，以及如何優化網格以獲得更精準的結果，這對我來說是非常寶貴的經驗。此外，書中也分享了許多在實際工程應用中的案例，這讓我能夠將書中所學到的知識，直接應用到我正在處理的專案中，大大提升了設計效率和準確性。這本教材不只是一本工具書，更是一本能幫助我們在傳統工程領域中，融入先進模擬技術的關鍵指南。

评分☆☆☆☆☆

**第三段** 身為一名在學術研究領域的學生，我經常需要利用模擬軟體來驗證我的假設和論文的理論。過去，我嘗試過幾款主流的 CFD 軟體，但都因為其複雜的介面和龐雜的設定而感到力不從心。直到我開始深入研究 SOLIDWORKS Flow Simulation，並且幸運地找到了這本《SOLIDWORKS Flow Simulation 培訓教材＜繁體中文版＞》，我的研究進度才有了顯著的提升。這本書最讓我印象深刻的是，它從一個學術研究者的角度出發，對於模擬的準確性、參數的選擇以及結果的驗證，都有著非常深入的探討。書中不僅教你如何操作軟體，更強調了 CFD 模擬背後的科學原理，以及如何將這些理論應用到實際的模擬設定中。我尤其欣賞書中關於網格品質控制和收斂性判定的章節，這對於確保模擬結果的可靠性至關重要。此外，它也提供了一些進階的分析技巧，例如如何進行參數化研究和優化，這對於我的研究工作非常有幫助。這本教材不僅是一本操作手冊，更像是一位經驗豐富的 CFD 專家在旁指導，讓我在鑽研學術的道路上，能夠更加自信地運用 Flow Simulation。

评分☆☆☆☆☆

**第二段** 我一直對 CFD（計算流體力學）模擬抱持著既好奇又畏懼的心情。好奇的是它能預測流體行為的強大能力，畏懼的則是它所代表的複雜數學理論和高門檻的軟體操作。身為一位剛踏入產品開發領域的年輕設計師，我渴望學習更先進的工具來驗證我的設計想法。偶然間，我聽說了這本《SOLIDWORKS Flow Simulation 培訓教材＜繁體中文版＞》，它正好填補了我對於 Flow Simulation 技能的渴望。這本書的敘述方式非常友善，它不像坊間許多書籍那樣，一開始就拋出一堆物理公式和理論，而是直接帶你進入 Flow Simulation 的實際應用。書中的範例非常貼切，涵蓋了許多我們在產品設計中經常會遇到的問題，像是空氣動力學的優化、液體在管路中的流動特性等等。我最欣賞的是，它並沒有只停留在「怎麼做」的層面，而是會適時地解釋「為什麼要這麼做」，這對於建立正確的模擬思維非常有幫助。透過書中的引導，我學會了如何正確地建立模型、定義邊界條件、設定網格，以及解讀模擬結果。這本書的深度恰到好處，不會過於基礎而顯得膚淺，也不會過於艱深而令人卻步，對於像我這樣希望快速上手並實際應用到工作上的使用者來說，是一本極佳的學習資源。

评分☆☆☆☆☆

**第四段** 我一直對於流體力學的模擬有著濃厚興趣，希望能將這項技術應用在我的個人專案和小型創業的產品開發上。然而，市面上大多數的 CFD 軟體價格高昂，且學習門檻極高，常常讓我望而卻步。幸運的是，我發現了這本《SOLIDWORKS Flow Simulation 培訓教材＜繁體中文版＞》。這本書的優點在於它非常接地氣，它並沒有使用太多艱澀的術語，而是用清晰、簡潔的語言，帶領讀者一步步掌握 Flow Simulation 的基本操作。書中的範例都非常貼近生活化的應用，像是水流在花灑中的分佈、空氣在通風口中的流動等等，這些都讓我感覺模擬不再是遙不可及的專業技術，而是可以應用在日常設計中的實用工具。我特別喜歡書中對於「如何思考」一個模擬問題的引導，它會幫助我釐清模擬的目的、選擇合適的模擬類型，以及判斷結果的合理性。這本書不僅讓我學會了如何操作 Flow Simulation，更重要的是，它培養了我對於 CFD 模擬的正確觀念和分析能力，讓我更有信心去解決自己遇到的設計挑戰。