《計算流體力學(xué)》(2)課程教學(xué)大綱

《計算流體力學(xué)》教學(xué)大綱課程名稱：計算流體力學(xué)課程類別（必修/選修）：選修課程英文名稱：Computationalfluiddynamics總學(xué)時/周學(xué)時/學(xué)分：32/2/2其中實驗/實踐學(xué)時：28先修課程：工程流體學(xué)、傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)后續(xù)課程支撐：新能源利用課程設(shè)計、專業(yè)綜合設(shè)計實驗、新能源利用課程設(shè)計、畢業(yè)實習(xí)與設(shè)計授課時間：1-16周，星期四3-4節(jié)（1班），星期五3-4節(jié)（2，3班）授課地點：松山湖校區(qū)化能學(xué)院12L203授課對象：18能源1、2、3班開課學(xué)院：化學(xué)工程與能源技術(shù)學(xué)院答疑時間、地點與方式：1.課堂：每次上課的課前、課間和課后進行答疑；2.課外：可直接到機電樓12J401辦公室進行答疑；3.線上：建立微信課程群，實施線上答疑。課程考核方式：開卷（）閉卷（）課程論文（）其它（）使用教材：1.Fluent技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用實例，王瑞金，張凱，王剛，清華大學(xué)出版社。教學(xué)參考資料：1、《數(shù)值傳熱學(xué)》陶文銓編，西安交通大學(xué)出版社，2001；2、《計算流體動力學(xué)分析》王福軍編，清華大學(xué)出版社，2019。課程簡介：《計算流體力學(xué)》熱能與動力工程及相關(guān)專業(yè)的一門選修課。本課程主要講授計算流體動力學(xué)的基本原理及其軟件Fluent的使用方法。計算流體動力學(xué)是基于流體力學(xué)和計算方法，利用計算機技術(shù)來研究流動傳遞規(guī)律及其應(yīng)用的工程技術(shù)學(xué)科。通過本門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解計算流體動力學(xué)的基本原理，初步掌握流體力學(xué)方程組的數(shù)值求解基本方法，學(xué)會使用計算流體動力學(xué)軟件Fluent研究流體流動和傳熱基本問題，為學(xué)生以后從事利用計算流體動力學(xué)進行有關(guān)產(chǎn)品部件的設(shè)計、開發(fā)研究等方面的工作奠定必要的基礎(chǔ)。課程教學(xué)目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐：課程教學(xué)目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求目標1：正確理解和掌握與計算流體力學(xué)有關(guān)的基本概念、基本知識以及基本原理，掌握數(shù)值模擬的過程及原理，通過本門課程的學(xué)習(xí)，了解計算流體動力學(xué)的基本原理2-2能具備應(yīng)用工程科學(xué)的基本原理和技術(shù)方法對能源與動力工程復(fù)雜工程問題進行表達與建模的能力2能夠運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和能源與動力工程領(lǐng)域所涉及的基本原理和技術(shù)方法，進行能源與動力工程領(lǐng)域中復(fù)雜問題的識別、表達、文獻研究及分析，并獲得明確結(jié)論。目標2：掌握數(shù)值分析工程流動和傳熱問題的基本能力，為從事利用計算流體動力學(xué)方法進行有關(guān)產(chǎn)品部件的設(shè)計、開發(fā)研究等工作奠定基礎(chǔ)，學(xué)會使用fluent、GAMBIT、Tecplot等有關(guān)的計算流體動力學(xué)軟件研究流體流動和傳熱基本問題5-1能夠?qū)⒂嬎銠C程序語言、CAD、能源動力領(lǐng)域仿真模擬軟件等現(xiàn)代工具，應(yīng)用于分析、模擬、設(shè)計能源動力領(lǐng)域相關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)，并能夠理解其局限性5能夠開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，對能源動力領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行預(yù)測、模擬、求解和論證，并能夠理解其局限性。目標3：根據(jù)CFD的教學(xué)內(nèi)容，理解對專業(yè)課程中相關(guān)理論方程組的應(yīng)用；課堂開展研討式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力，提高創(chuàng)新意識；為學(xué)生參與科研和工程實踐提供一種方法5-2能夠開發(fā)專用的現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，滿足進行能源與動力工程設(shè)計、制造和研發(fā)工程實踐的需要。5能夠開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，對能源動力領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行預(yù)測、模擬、求解和論證，并能夠理解其局限性。理論教學(xué)進程表周次教學(xué)主題授課教師學(xué)時數(shù)教學(xué)內(nèi)容（重點、難點、課程思政融入點）教學(xué)模式（線上/混合式/線下教學(xué)方法作業(yè)安排支撐課程目標1計算流體動力學(xué)簡介及基礎(chǔ)知識陳捷超、楊小平2計算流體動力學(xué)的基本特點（重點）；應(yīng)用、連續(xù)性方程、動量方程、能量方程的回顧（難點）。課程思政融入點：介紹計算流體力學(xué)發(fā)展歷史，向?qū)W生傳遞優(yōu)秀的科學(xué)家克服艱難困苦、勇攀科學(xué)高峰的社會主義核心價值觀?；旌鲜秸n堂講授與小組討論課程思政作業(yè)：通過文獻檢索或網(wǎng)絡(luò)資源查找，每人須完成不少于1500字關(guān)于計算流體力學(xué)發(fā)展的綜述。目標一2流體力學(xué)控制方程離散化的方法陳捷超、楊小平2計算流體動力學(xué)方程離散化的基本原理（重點）；流體力學(xué)控制方程離散化的方法（難點）?；旌鲜秸n堂講授與小組討論目標一合計4實踐教學(xué)進程表周次實驗項目名稱授課教師學(xué)時教學(xué)內(nèi)容（重點、難點、課程思政融入點）項目類型（驗證/綜合/設(shè)計）教學(xué)方式支撐課程目標3Fluent軟件簡介陳捷超、楊小平2軟件功能、組成和運行（重點）；網(wǎng)格生成技術(shù)（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二4Gambit軟件建模陳捷超、楊小平2Gambit軟件簡介（重點）；利用Gambit軟件建立幾何模型（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二5利用Gambit軟件生成二維網(wǎng)格陳捷超、楊小平2網(wǎng)格劃分對數(shù)值模擬的作用（重點）；利用Gambit軟件生成網(wǎng)格（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二6利用Fluent軟件求解二維管內(nèi)流動陳捷超、楊小平2二維圓管建模并生成網(wǎng)格（重點）；邊界條件設(shè)置，求解參數(shù)設(shè)置（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二7利用Fluent軟件求解冷熱水混合器二維流動陳捷超、楊小平2混合器建模并生成網(wǎng)格（重點）；Fluent軟件溫度場求解（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二8利用Gambit構(gòu)造三維幾何模型及網(wǎng)格陳捷超、楊小平2Gambit構(gòu)造三維幾何模型的方法（重點）；不同類型三維網(wǎng)格的生成方法（難點）；管理的性質(zhì)與功能。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二9三維定常速度場仿真計算陳捷超、楊小平2三維定常流動過程的設(shè)置（重點）；掌握后處理方法獲得可視化結(jié)果（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二10圓柱繞流非穩(wěn)態(tài)流動與卡門渦街現(xiàn)象陳捷超、楊小平2湍流模型設(shè)置的簡介（重點）；非穩(wěn)態(tài)流動設(shè)置和求解過程（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二11利用Fluent數(shù)值求解空調(diào)房間內(nèi)流場問題陳捷超、楊小平2空調(diào)房間模型構(gòu)建（重點）；速度、溫度和壓力場可視化（難點）；實際工況中求解問題的簡化。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二12多相流模型介紹及有自由表面水流現(xiàn)象仿真計算陳捷超、楊小平2VOF模型詳解（重點）；非耦合求解器的設(shè)置（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二13兩相混合過程仿真計算陳捷超、楊小平2兩相混合建模（重點）；Mixture模型和DPM模型的設(shè)置（難點）.綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標二14凝固和融化現(xiàn)象仿真計算陳捷超、楊小平2凝固和融化現(xiàn)象仿真建模（重點）；設(shè)置凝固融化模型進行計算（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標三15甲烷燃燒過程仿真陳捷超、楊小平2多組分燃燒模型構(gòu)建（重點）；設(shè)置燃燒模型進行計算（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標三16可動區(qū)域流體流動及后處理軟件學(xué)習(xí)陳捷超、楊小平2MRF模型和MM模型詳解（重點）；Tecplot軟件詳解（難點）。綜合線上：優(yōu)學(xué)院或課堂講授和小組討論目標三合計28備注：優(yōu)學(xué)院平臺課程鏈接：/ulearning/index.html#/course/announcement?courseId=46805課程考核課程目標支撐畢業(yè)要求指標點評價依據(jù)及成績比例（%）權(quán)重（%）平時作業(yè)課程論文目標一2-25510目標二5-1353570目標三5-2101020總計5050100附錄：各類考核評分標準表平時作業(yè)評分標準觀測點評分標準A(100)B(85)C(70)D(0)基本概念掌握程度概念清楚，答題正確。概念比較清楚，作業(yè)比較認真，答題比較正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。解決問題的方案正確性解題思路清晰，計算正確概念比較清楚，作業(yè)比較認真，答題比較正確。概念基本清楚，答題基本正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。作業(yè)完成態(tài)度按時完成，書寫工整、清晰，符號、單位等按規(guī)范要求執(zhí)行按時完成，書寫清晰，主要符號、單位按照規(guī)范執(zhí)行按時完成，書寫較為一般，部分符號、單位按照規(guī)范執(zhí)行未交作業(yè)或后期補交，不能辨識，符號、單位等不按照規(guī)范執(zhí)行課程論文評分標準觀測點評分標準A(100)B(85)C(70)D(0)選題創(chuàng)新性選題研究內(nèi)容及研究方法具有較強創(chuàng)新性，可綜合運用所學(xué)理論知識的能力選題一般，研究內(nèi)容及研究方法具有較強創(chuàng)新性，可綜合運用所學(xué)理論知識能力選題難度一般，研究內(nèi)容及研究方法較為簡單，理論知識能力運用一般選題研究內(nèi)容及研究方法較簡單，理論知識能力運用過于基礎(chǔ)網(wǎng)格合理性網(wǎng)格劃分非常合理，案例變通能力強，Gambit軟件使用好網(wǎng)格劃分合理，可根據(jù)案例進行變通，Gambit軟件使用較好計算網(wǎng)格可進行計算，基本掌握Gambit軟件網(wǎng)格劃分質(zhì)量差，Gambit軟件掌握程度差設(shè)置準確性靈活應(yīng)用Fluent軟件，設(shè)計動手能力強，設(shè)置具有較強創(chuàng)新性設(shè)計合理、完全掌握并運用Fluent軟件計算設(shè)置基本合理，基本能綜合運用Fluent軟件設(shè)計不合理，理論分析與計算有原則性錯誤結(jié)果科學(xué)性數(shù)據(jù)準確合理，