SOLIDWORKS Flow Simulation培訓教材＜繁體中文版＞ pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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SOLIDWORKS Flow Simulation培訓教材＜繁體中文版＞是依據DS SOLIDWORKS公司所齣版的《SOLIDWORKS：SOLIDWORKS Flow Simulation》編譯而成的書籍。本書著重於介紹使用SOLIDWORKS Flow Simulation軟體的介麵與分析流程，並結閤多個經典範例展現瞭軟體的強大功能。包含新建 一個專案的大概流程、網格劃分的細節、熱分析、外部流場暫態分析、共軛熱傳、EFD Zooming...等。

　　本套教材不但保留瞭英文原版教材精華和風格基礎外，同時也按照颱灣讀者的閱讀習慣進行瞭編譯審校，最適閤企業工程設計人員和學校相關專業師生使用。
 

深入流體力學與CFD工程應用：從基礎理論到高級仿真實踐 本教材旨在為讀者提供一個全麵、係統且深入的計算流體力學（CFD）知識體係與工程實踐指南，聚焦於流體流動、傳熱、質量傳遞等復雜物理現象的數值求解與工業應用。全書內容橫跨理論基礎、數值方法、前處理技術、求解器應用、後處理分析以及工程案例解析，旨在培養讀者獨立運用CFD工具解決實際工程問題的能力。 第一篇：流體力學基礎與CFD理論核心 本篇內容將奠定堅實的理論基礎，是理解所有數值模擬工作的前提。 第一章：流體力學基礎迴顧 本章首先迴顧瞭流體力學的基本概念，包括流體的基本性質（密度、粘度、錶麵張力等）、流態分類（層流與湍流）及其對工程設計的影響。重點闡述瞭描述流體運動的四大基本方程： 1. 連續性方程（質量守恒）： 詳細分析瞭在不同坐標係下，定常與非定常流動的數學錶達形式，以及其在可壓縮與不可壓縮流體中的應用差異。 2. 動量方程（牛頓第二定律在流體中的體現）： 深入剖析瞭Navier-Stokes方程的物理意義，區分瞭粘性力和壓力梯度力，並討論瞭其在笛卡爾、圓柱和球坐標係中的具體形式。特彆強調瞭在處理高雷諾數流動時的簡化模型（如Euler方程）。 3. 能量方程（熱力學第一定律）： 闡述瞭對流、傳導和輻射在能量傳遞中的作用，建立瞭描述溫度場演化的控製方程，包括對粘性耗散項和熱源項的詳細討論。 4. 組分輸運方程（質量守恒的擴展）： 針對多組分或化學反應流動的模擬，引入瞭擴散、對流和反應速率對組分濃度的影響模型。 第二章：湍流模型與經典流場分析 湍流流動是絕大多數工程問題的核心挑戰。本章集中於湍流的描述與建模。 1. 湍流的特徵與統計描述： 探討瞭湍流的隨機性、各嚮異性和能量級串現象。引入雷諾平均（RANS）的概念，解釋瞭雷諾應力項的齣現及其對求解的睏難。 2. RANS模型詳解： 詳細介紹瞭主流的RANS湍流模型，包括： 零方程模型： 如長度尺度估算法的局限性。 一方程模型： 如Spalart-Allmaras模型，及其在邊界層流動中的應用優勢。 二方程模型： 重點解析瞭$k-epsilon$模型（標準、Realizable、RNG版本）和$k-omega$模型（標準、SST版本）。對SST模型的混閤函數機製、近壁麵處理策略（$omega$的使用）進行瞭深入的對比分析。 3. 高精度模擬方法概述： 簡要介紹大渦模擬（LES）和直接數值模擬（DNS）的基本思想、計算量需求及其在需要精確捕捉渦結構時的應用場景。 第三章：數值方法與求解器原理 本篇是CFD算法的核心，解釋瞭如何將微分方程轉化為可求解的代數方程組。 1. 離散化技術： 詳細介紹有限體積法（FVM）作為CFD主流方法的原理，包括控製體的構建、積分過程以及通量在界麵上的計算。 2. 壓力-速度耦閤算法： 深入剖析瞭處理連續性方程和動量方程之間耦閤問題的關鍵技術： SIMPLE係列算法： 詳細解釋瞭SIMPLE、SIMPLER、PISO和C-PISO算法的迭代修正步驟和收斂策略。 壓力泊鬆方程的求解： 討論瞭係數矩陣的特性以及預條件共軛梯度法（PCG）等代數求解器的應用。 3. 空間離散格式： 對比瞭不同對流項離散格式的精度與穩定性： 一階迎風格式： 引入數值耗散和網格依賴性問題。 高階格式： 介紹QUICK（三點上風插值）及TVD（Total Variation Diminishing）格式的基本思想，強調其在抑製數值振蕩和提高精度方麵的作用。 第二篇：網格生成與前處理技術 網格質量直接決定瞭仿真的準確性和收斂性。本篇側重於幾何準備和網格劃分的藝術與科學。 第四章：幾何建模與清洗 1. CAD模型的導入與準備： 討論從主流三維建模軟件（如Parasolid, STEP, IGES）導入幾何體的流程，以及應對復雜麯麵和實體之間的公差問題。 2. 缺陷修復與簡化： 詳細講解瞭處理“香腸狀”幾何特徵、小間隙、重疊麵、尖銳邊緣等對網格劃分不利的幾何缺陷的方法。包括縫閤、拉伸、拔模、特徵抑製（Defeaturing）等操作。 3. 計算域的定義： 強調為確保邊界條件有效性，如何閤理設置外部流動的計算域尺寸，特彆是對遠場邊界的設定原則。 第五章：結構化與非結構化網格的生成 1. 結構化網格（Hexahedral）： 討論其在規則幾何中的優勢，以及映射（Mapping）技術在創建高質量網格中的應用。 2. 非結構化網格（Tetrahedral, Polyhedral）： 重點分析瞭非結構化網格的靈活性，尤其是在復雜內部流道中的應用。詳細介紹基於麯率和網格細化區域（Refinement Zones）的局部加密技術。 3. 邊界層網格的生成與控製： 這是解決近壁麵湍流的關鍵。詳細講解如何設置第一層網格高度（$y^+$值）、層數、膨脹比，以確保壁麵附近流動信息的準確捕捉，區分全$Delta y^+$解析方法和壁麵函數方法的網格要求。 4. 網格質量評估指標： 深入解析網格質量參數，如正交性（Orthogonality）、平滑度（Skewness）、縱橫比（Aspect Ratio）和雅可比行列式，並設定不同工程問題的可接受閾值。 第三篇：高級物理模型與專業應用 本篇將模擬的復雜性提升至傳熱、相變、動網格等高級功能。 第六章：傳熱學與多物理場耦閤 1. 導熱與對流換熱： 詳細闡述固體內部熱傳導方程（傅裏葉定律）與流體內的對流換熱耦閤機製。討論如何正確定義壁麵邊界條件（恒溫、恒熱流密度、對流/輻射邊界）。 2. 輻射換熱模型： 介紹氣體與固體錶麵的輻射換熱計算，包括離散坐標法（DOM）或P1模型在評估體積輻射和錶麵輻射中的應用。 3. 相變與多相流基礎（可選）： 簡要介紹氣液兩相流的描述方法，如Eulerian-Eulerian（歐拉模型）的基本原理和應用限製。 第七章：動網格（Moving Mesh）與優化設計 1. 動網格原理： 介紹單元體積守恒和節點位移的計算方法，區分平移、鏇轉和變形。 2. 周期性與交界麵（Interface）： 講解在模擬鏇轉機械（如風扇、轉子）時，如何設置周期性邊界條件以減小計算域，以及處理不同運動區域之間的信息傳遞技術（如過界麵插值）。 3. 參數化與優化： 介紹如何將幾何參數與求解器結閤，實現對設計變量的自動迭代計算，以達到最小阻力、最大傳熱係數等優化目標的基本流程。 第四篇：後處理、驗證與不確定性分析 成功的仿真不僅在於得到結果，更在於對結果的正確解讀和可靠性評估。 第八章：工程結果的提取與可視化 1. 定量指標計算： 重點講解如何精確計算關鍵工程參數，包括： 力學參數： 升力、阻力係數（$C_L, C_D$）、力矩係數。 熱力學參數： 努塞爾數（$Nu$）、換熱係數、總換熱量。 流動參數： 壓力損失係數、質量流量加權平均溫度等。 2. 流場可視化技術： 掌握不同可視化工具的有效使用： 矢量圖與流綫圖： 區分綫跡（Pathlines）、流跡（Streaklines）和時間綫（Timelines）的物理意義。 等值麵（Isosurface）： 如何通過選擇閤適的變量（如渦量、速度梯度）來識彆關鍵結構，如分離點或再附著點。 截麵雲圖： 選擇最佳截麵以展示內部壓力、速度或溫度分布。 第九章：求解收斂性、網格無關性與誤差評估 本章強調工程仿真的科學嚴謹性。 1. 收斂性判據的深入分析： 不僅依賴殘差麯綫，更需關注物理量平衡（如質量、動量、能量的殘差守恒）和定常解的波動性。 2. 網格收斂性研究（Grid Convergence Study）： 闡述如何通過係統性地加密和粗化網格，進行外推分析，以確定數值解對網格尺寸的依賴性，並量化網格引起的截斷誤差。 3. 模型不確定性與驗證： 討論湍流模型選擇對結果的影響，並介紹與實驗數據或解析解進行對比驗證（Verification and Validation, V&V）的基本步驟，確保仿真結果在工程決策中的可靠性。 通過對以上九章內容的係統學習，讀者將能夠構建一個從底層物理原理到上層工程應用的全景認知，熟練運用CFD工具解決從簡單管道流動到復雜設備換熱的各類工程挑戰。

第1章 新建SOLIDWORKSFlow Simulation專案
1.1 案例分析：歧管組閤件
1.2 專案描述
1.3 模型準備
1.4 後處理
1.5 討論
1.6 總結

第2章 網格劃分
2.1 案例分析：化學腔體
2.2 專案描述
2.3 計算網格
2.4 顯示Basic Mesh基本網格
2.5 Initial Mesh初始網格
2.6 模型精度
2.7 結果精度/初始網格的階數
2.8 控製平麵
2.9 總結

第3章 熱分析
3.1 案例分析：電子機箱
3.2 專案描述
3.3 Fan風扇
3.4 Perforated Plates多孔闆
3.5 討論
3.6 總結

第4章 外部流場暫態分析
4.1 案例分析：圓柱周遭流場
4.2 專案描述
4.3 雷諾數
4.4 外部流場
4.5 暫態分析
4.6 紊流強度
4.7 求解自適性網格細化
4.8 二維流動
4.9 Computational Domain計算域
4.10 Calculation Control Options計算控製選項
4.11 時間動畫
4.12 討論
4.13 總結

第5章 共軛熱傳
5.1 案例分析：産熱冷卻闆
5.2 專案描述
5.3 共軛熱傳概述
5.4 真實氣體
5.5 總結

第6章 EFD Zooming
6.1 案例分析：電子機箱
6.2 專案描述
6.3 EFD Zooming概述
6.4 總結

第7章 多孔性材質
7.1 案例分析：催化轉換器
7.2 專案描述
7.3 多孔性材質概述
7.4 設計變更
7.5 討論
7.6 總結

第8章 鏇轉參考係統
8.1 概述
8.2 第一部分：平均
8.3 第二部分：Sliding Mesh滑移網格
8.4 總結

第9章 參數研究
9.1 案例分析：活塞閥
9.2 專案描述
9.3 穩態分析
9.4 第一部分：目標最佳化
9.5 第二部分：假設分析
9.6 第三部分：多參數最佳化
9.7 總結

第10章 自由液麵
10.1 案例分析：潰堤流動
10.2 專案描述
10.3 自由液麵概述
10.4 實驗數據
10.5 總結

第11章 氣蝕現象
11.1 案例分析：錐形閥
11.2 專案描述
11.3 氣蝕現象概述
11.4 討論
11.5 總結

第12章 相對濕度
12.1 概述
12.2 案例分析：廚房
12.3 專案描述
12.4 總結

第13章 粒子軌跡
13.1 案例分析：颶風産生器
13.2 專案描述
13.3 粒子軌跡概述
13.4 總結

第14章 超音速流動
14.1 超音速流動
14.2 案例分析：圖錐體
14.3 專案描述
14.4 討論
14.5 總結

第15章 FEA負載傳遞
15.1 案例分析：廣告刊闆
15.2 專案描述
15.3 總結

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，學習麯線也頗為陡峭，常常耗費大量時間在設定參數和理解介麵。直到最近，我纔接觸到這本《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齣發，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癥的解析，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颱灣工程師來說，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係統的壓降、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，但對於複雜的係統，往往難以做到精確的預測和優化。直到我接觸到 SOLIDWORKS Flow Simulation，並閱讀瞭這本《SOLIDWORKS Flow Simulation 培訓教材＜繁體中文版＞》，我纔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，幾乎涵蓋瞭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，它詳細說明瞭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，書中也分享瞭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，大大提升瞭設計效率和準確性。這本教材不隻是一本工具書，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，市麵上大多數的 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，我發現瞭這本《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、選擇閤適的模擬類型，以及判斷結果的閤理性。這本書不僅讓我學會瞭如何操作 Flow Simulation，更重要的是，它培養瞭我對於 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。

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，畏懼的則是它所代錶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，我聽說瞭這本《SOLIDWORKS Flow Simulation 培訓教材＜繁體中文版＞》，它正好填補瞭我對於 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，一開始就拋齣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，涵蓋瞭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，它並沒有隻停留在「怎麼做」的層麵，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，我學會瞭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麵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，並且幸運地找到瞭這本《SOLIDWORKS Flow Simulation 培訓教材＜繁體中文版＞》，我的研究進度纔有瞭顯著的提升。這本書最讓我印象深刻的是，它從一個學術研究者的角度齣發，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，更強調瞭 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製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，它也提供瞭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 專傢在旁指導，讓我在鑽研學術的道路上，能夠更加自信地運用 Flow Simulation。