计算流体力学及应用
D03C08004
课程基本信息
课程编号
D03C08004
课程中文名称
计算流体力学及应用
课程英文名称
Computational Fluid Dynamics and Applications
课程性质
专业选修课
课程类别
博士生课程
开课学院
车辆与交通工程学院
允许外学院选课
是
考核方式
课程论文
上课语言
中文
其他课程
课程中文简介
现代计算流体力学的发展为用数值方法预测内外流场提供了有力的手段。计算机的普及及运算速度的提高，使计算流体力学越来越成为科研工作常规应用工具。本课程旨在为研究生提供计算流体力学基础理论和CFD软件的基础应用。
课程英文简介
课程学时安排
教学学时
0
实验学时
0
实践学时
0
周学时
0
其他学时
0
自学学时
0
上课周数
0
总学时
32
课程学分
2.0
教学目标
以守恒型离散、有限体积法和双曲型方程组解法为重心。学生在修完本课程后，在理解这些方法基础上，可以自编程序解决一些相对简单的问题；也能正确理解和使用计算流体力学商业软件，并通过进一步熟悉和深化，能在研究方向上数值求解实际工作需要的具有复杂造型和复杂流动结构的流场。
预备知识要求
要求学生具备下述重要的基础知识：1)可压缩流基本流动物理现象及数学描述；2)粘性流体力学基础理论，特别是粘性流体力学基本方程和湍流模型。要求学生学习过高等数学中数学物理方程和计算方法基本知识，最好能对偏微分方程分类及其数学性质、常用离散方法和离散格式、稳定性理论和离散方程组常见解法有所了解。
主讲教师信息
教师姓名
杜慧勇
学历
博士研究生
教师工号
9900204
联系电话
13837935210
教师职务
教授
邮箱地址
参考书目
[1] John Anderson, Computational Fluid Dynamics---The Basis with Applications [M], McGraw-Hill, New York, 2002. [2] 任玉新，陈海昕编著，计算流体力学基础[M]，北京，清华大学出版社，2006 [3] （美）帕坦卡（S. V. Patankar ）著；张政译. 传热与流体流动的数值计算[M]. 北京，科学出版社, 1984.
教学日历
第一章 绪论 （ 3 学时） 计算流体力学概述；计算流体力学的发展；计算流体力学中的应用；计算流体力学的形象理解和关键问题。 第二章 流体力学基本方程 （ 6 学时） 流体力学基本概念：连续介质假设，流动描述方法，流体流动守恒定律的数学表达式；流体动力学控制方程；牛顿流体的N-S及其无量纲化，封闭条件；边界条件；流体动力学控制方程的守恒定律；运输方程的微分和积分形式；双曲型方程的形式、特点及代表性方程。 第三章 差分方法 （ 6 学时） 有限差分的基础；差分格式的推导；差分格式的特点和精度；差分方程和偏微分方程的相容关系。差分格式的截断误差和精度；显格式与隐格式；差分方法理论基础（相容、收敛、稳定性与Lax等价定理）。 第四讲 有限体积法 （3 学时） 结构网格有限体积法的基础知识；无粘与粘性通量的计算；边界条件及网格划分。 第五讲 湍流与转捩 （6 学时） 湍流及其数学描述；线性稳定性理论；湍流的工程模式理论——RANS；湍流边界层的结构及平均速度剖面；在近壁区使用模型的问题及对策；常用的涡粘性模型；湍流大涡模拟简介。 第六讲 CFD的实际应用 （8 学时） CFD软件结构及常用的CFD商用软件及其在流场分析、传热计算及多相流模拟等方面的应用。网格的要求、类型及生成软件的介绍；边界条件的应用；CFD软件的基本操作；CFD综合应用实例。
教材