1、计算流体力学教学大纲课程名称：计算流体力学 （Computational Methods for Fluid Dynamics）课程编码：022090学 分：2总 学 时：36适用专业：冶金工程、化学工程等专业先修课程：流体力学、数值方法一、课程的性质、目的与任务：计算流体力学是适合热能、暖通和制冷方向的研究生课程。通过教学就使学生掌握流体流动和传热问题计算机数值模拟的基本步骤和方法，并熟悉目前的计算传热学的发展状况和未来的发展方向，重点结合专业内的特殊问题，懂得计算传热学在本专业的某些特殊应用。二、教学基本要求：课程基本要求包括：1. 掌握导热问题的数值解析方法，能够利用计算机编程解决简单几
2、何开头下的导热问题。2. 掌握常用对流、扩散项的离散格式，速度压力耦合的 SIMPLE 算法。3. 掌握湍流基础理论，熟练能够运用两方程模型，对大涡模拟和直接模拟有一定的了解。4. 学会对专业中问题进行分析，如辐射换热、强自然对流、送风口模拟、热源污染源模型、悬浮颗粒物模拟、空气龄计算。5. 能够利用商业软件解决中等复杂的实际传热和流动问题。三、教学内容：1.绪论:传热和流动问题的数学解析、实验和数值模拟的研究方法，液体力学发展简史，计算传热学的发展历程，传热和流动模拟的一般步骤。2.物理现象的数学描述：微分控制方程、湍流时均方程。3.离散化概念和离散化方程的结构，推导离散议程的方法和四项基本
3、法则，离散方程的相容性、收敛性、稳定性和守恒性、迁移性。4.一维稳态和非稳态、二维和三维导热问题的离散与离散议程的求解，松弛因子、超松弛与欠松弛。5.一维、二维和三维对流问题的离散方法、假扩散、压力与速度的耦合求解。6湍流模拟概述、湍流模型（主要是零方程、一方程和两方程模型、雷诺应力模型）和壁面函数法。7数值模拟的质量控制：问题的抽象、初始和边界条件的准确确定、网格的生成、数值方法的选择、收敛的判断、结果的后处理。8.计算传热学在专业中的特殊应用与问题：相变（凝结与结露） 、稀疏态两相流、多解问题、温度分层流动的模拟、建筑绕流、与其他物理模型的耦合计算。9.商业软件 Gambit 和 Flue
4、nt 的使用。学时分配周次 内容 学时安排计算液体力学简介，教材 “引论” 1教材“物理现象的数学描述” 11教材“离散化方法” 12 教材“热传导” 33, 4 教材“对流与扩散” 45 教材“流场的计算” 26, 7 湍流，湍流模式理论，大涡模拟 48CFD 模拟的质量控制：谈数学物理模型，网格，初始条件，边界条件，收敛判断，后处理等29 Gambit 练习 210 Fluent 练习 211 CFD 模拟的质量控制：谈数学物理模型，网格，初始条件，边界条件，收敛判断，2后处理等12, 13高级论坛：辐射，对流传热系数，射流模拟，台阶流，钝体绕流，自然对流，动网络等。414CFD 在空调通
5、风工程中的应用：室内颗粒物模拟。215 学生 Presentation 116 学生 Presentation 117 学生 Presentation 118 考试总计 36*严格来说，CFD(Computational Fluid Dynamics)和 NHT(Numerical Heat Transfer)应是两个不同的概念，这里把两者等同起来，因为流体中的对流换热是专业中的一个主要问题。四、实验及实践性环节：学生上机实践：利用商业软件作一个课程 Project五、教学参考书：Versteeg H. K. and Malalasekera W. (2007) An Introduction
6、 to Computational Fluid Dynamics: the Finite Volume method. Harlow, England: Pearson Education Ltd., (2nd Edition).主要参考书：1. Abbott M. B., Basco D. R.(1989) Computational fluid dynamics-an introduction for engineering, Longman Scientific & Technical, Harlow, England.2. Anderson D. A., Tannehill J. C. Pletcher R. H.(1984) Computational Fluid Mechanics and heat Transfer, Hemisphere Publishing Corporation, Taylor & Francis Group, New York.六、说明：教学方式：采用多媒体教学，以课堂教学为主，学生自学和上机实践为辅考核方式：开卷执笔人： 审定人： 教学基层组织主任：
