《计算流体力学》(3)课程教学大纲.docx

计算流体力曲感学大纲课程名称：计算流体力学课程类别（必修/选修）：选修课程英文名称：Computational fluid dynamics总学时/周学时/学分：32/2/2其中实验/实践学时：22先修课程：工程流体学、传热学、工程热力学后续课程支撑：新能源利用课程设计、专业综合设计实验、毕业实习与设计授课时间：2, 3-18周，星期一 1-2节授课地点：松山湖校区化能学院12L203开课学院：化学工程与能源技术学院答疑时间、地点与方式：1.课堂：每次上课的课前、课间和课后进行答疑； 2.课外：可直接到机电楼12J401办公室进行答疑； 3.线上：建立微信课程群，实施线上答疑。课程考核方式：开卷。闭卷O课程论文（/）其它。使用教材：LFIuem技术基础与应用实例，王瑞金，张凯，王刚，清华大学出版社。2. ANSYSFkient实例详解，胡坤，胡婷婷 马海峰，机械工业出版社，2018。 教学参考资料：1、数值传热学陶文锋编，西安交通大学出版社，2001；2、计算流体动力学分析王福军编，清华大学出版社，2019o课程简介：计算流体力学热能与动力工程及相关专业的一门选修课。本课程主要讲授计算流体动力学的基本原理及其软件Fluent的使用方法。计算流体 动力学是基于流体力学和计算方法，利用计算机技术来研窕流动传递规律及其应用的工程技术学科。通过本门课程的学习，使学生能够了解计算流体动力学的基本原理，初步掌握流体力学方程组的数值求解基本方法，学会使用计算流体动力学软件Fluent研究流体流动和传热基本问题，为学生以后从事 利用计算流体动力学进行有关产品部件的设计、开发研究等方面的工作奠定必要的基础。课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑:课程教学目标支撑毕业要求指标点毕业要求目标1:正确理解和掌握与计算流体力学有关的基本概念、基本知 识以及基本原理，掌握数值模拟的过程及原理，通过本门 课程的学习，了解计算流体动力学的基本原理2-2能具备应用工程科学的基本原理和 技术方法对能源与动力工程复杂工程 问题进行表达与建模的能力2能够运用数学、自然科学和能源与动力工程领域 所涉及的基本原理和技术方法，进行能源与动力工 程领域中复杂问题的识别、表达、文献研究及分析， 并获得明确结论。目标2：掌握数值分析工程流动和传热问题的基本能力，为从事利 用计算流体动力学方法进行有关产品部件的设计、开发研 究等工作奠定基础，学会使用fluent、GAMBIT、Tecplot等 有关的计算流体动力学软件研究流体流动和传热基本问 题5-1能够将计算机程序语言、CAD、能 源动力领域仿真模拟软件等现代工具， 应用于分析、模拟、设计能源动力领域 相关设备及系统，并能够理解其局限性5能够开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代 工程.工具和信息技术工具，对能源动力领域复杂工 程问题进行预测、模拟、求解和论证，并能够理解 其局限性。目标3：根据CFD的教学内容，理解对专业课程中相关理论方程组 的应用；课堂开展研讨式教学，培养学生独立思考的能力， 提高创新意识；为学生参与科研和工程实践提供一种方法5-2能够开发专用的现代工程工具和信 息技术工具，满足进行能源与动力工程 设计、制造和研发工程实践的需要。5能够开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代 工程工具和信息技术工具，对能源动力领域复杂工 程问题进行预测、模拟、求解和论证，并能够理解 其局限性。理论教学进程表周次教学主题授课教师学时 数教学内容（重点、难点、课程思政融入 点）教学模式线下/混合式教学方法作业安排支撑课 程目标2计算流体动力学简 介及基础知识陈捷超、 杨小平2计算流体动力学的基本特点（重点）；应 用、连续性方程、动量方程、能量方程的 回顾（难点）。课程思政融入点：介绍计 算流体力学发展历史，向学生传递优秀 的科学家克服艰难困苦、勇攀科学高峰 的社会主义核心价值观。线下课堂讲授课程思政作业：通 过文献检索或网络 资源查找，每人须 完成不少于1500字 关于计算流体力学 发展的综述。目标一4流体力学控制方程 离散化的方法陈捷超、 杨小平2计算流体动力学方程离散化的基本原理 （重点）；流体力学控制方程离散化的方 法（难点）。线下课堂讲授目标一5Fluent软件简介陈捷超、 杨小平2软件功能、组成和运行（重点）；网格生 成技术（难点）。综合课堂讲授 和实践操 作目标二6Gambit软件建模陈捷超、 杨小平2Gambit软件简介（重点）；利用Gambit 软件建立几何模型（难点）。综合课堂讲授 和实践操 作目标二11三维定常速度场仿 真计算陈捷超、 杨小平2三维定常流动过程的设置（重点）；掌握 后处理方法获得可视化结果（难点）。综合课堂讲授 和实践操 作目标二合计1()实践教学进程表周次实验项目名称授课教师学时教学内容（重点、难点、课程思政融入点）项目类型（验证/综 合/设计）教学方法支撑课程目标7利用Gambit软件生成二 维网格陈捷超、 杨小平2网格划分对数值模拟的作用（重点）；利用 Gambit软件生成网格（难点）。综合课堂讲授和实 践操作目标二8利用Fluent软件求解二 维管内流动陈捷超、 杨小平2二维圆管建模并生成网格（重点）；边界条件 设置，求解参数设置（难点）。综合课堂讲授和实 践操作目标二9利用Fluent软件求解冷 热水混合器二维流动陈捷超、 杨小平2混合器建模并生成网格（重点）；Fluent软件 温度场求解（难点）。综合课堂讲授和实 践操作目标二10利用Gambit构造三维几 何模型及网格陈捷超、 杨小平2Gambit构造三维几何模型的方法（重点）；不 同类型三维网格的生成方法（难点）；管理的 性质与功能。综合课堂讲授和实 践操作目标二12圆柱绕流非稳态流动与 卡门涡街现象陈捷超、 杨小平2湍流模型设置的简介（重点）；非稳态流动设 置和求解过程（难点）。综合课堂讲授和实 践操作目标二13利用Fluent数值求解空 调房间内流场问题陈捷超、 杨小平2空调房间模型构建（重点）；速度、温度和压 力场可视化（难点）；实际工况中求解问题的 简化。综合课堂讲授和实 践操作目标二14多相流模型介绍及有自 由表面水流现象仿真计 .算陈捷超、 杨小平2VOF模型详解（重点）；非耦合求解器的设置 （难点）。综合课堂讲授和实践操作目标二15两相混合过程仿真计算陈捷超、杨小平2两相混合建模（重点）：Mixture模型和DPM 模型的设置（难点）.综合课堂讲授和实 践操作目标二16凝固和融化现象仿真计 算陈捷超、杨小平2凝固和融化现象仿真建模（重点）；设置凝固 融化模型进行计算（难点）。综合课堂讲授和实 践操作目标三17甲烷燃烧过程仿真陈捷超、杨小平2多组分燃烧模型构建（重点）；设置燃烧模型 进行计算（难点）。综合课堂讲授和实 践操作目标三18可动区域流体流动及后 处理软件学习陈捷超、杨小平2MRF模型和MM模型详解（重点）；Tecplot 软件详解（难点）。综合课堂讲授和实 践操作目标三合计22课程考核课程目标支撑毕业要求指标点评价依据及成绩比例（）权重（）平时作业期末论文目标一2-25510目标二5-1353570目标三5-2101020总计5()50100附录：各类考核评分标准表平时作业评分标准观测点评分标准A (100)B(85)0(70)D(0)基本概念掌握程度概念清楚，答题正确。概念比较清楚，作业比较认真， 答题比较正确。概念基本清楚，答题基本正 确。概念不太清楚，答题错误 较多。解决问题的方案正确性解题思路清晰，计算正确概念比较清楚，作业比较认真， 答题比较正确。概念基本清楚，答题基本正 确。概念不太清楚，答题错误 较多。作业完成态度按时完成，书写工整、清晰，符 号、单位等按规范要求执行按时完成，书写清晰，主要符号、 单位按照规范执行按时完成，书写较为一般， 部分符号、单位按照规范执 行未交作业或后期补交，不 能辨识，符号、单位等不 按照规范执行课程论文评分标准观测点评分标准A (100)3(85)C(70)0(0)选题创新性选题研究内容及研究方法具有 较强创新性，可综合运用所学 理论知识的能力选题一般，研究内容及研究方法 具有较强创新性，可综合运用所 学理论知识能力选题难度一般，研究内容及 研究方法较为简单，理论知 识能力运用一般选题研究内容及研究方法 较简单，理论知识能力运 用过于基础网格合理性网格划分非常合理，案例变通 能力强，Gambil软件使用好网格划分合理，可根据案例进行 变通，Gambit软件使用较好计算网格可进行计算，基本掌握Gambit软件网格划分质量差,Gambit 软件掌握程度差设置准确性灵活应用Fluent软件，设计动 手能力强，设置具有较强创新性设计合理、完全掌握并运用Fluent软件计算设置基本合理，基本能 综合运用Fluent软件设计不合理，理论分析与 计算有原则性错误结果科学性数据准确合理，符合实际物理 过程，后处理图像清晰准确计算结果符合实际物理过程，图 像可视化效果好仿真结果基本与真实现象 相似，可视化图像清晰可见仿真数据不可靠，计算结 果不符合实际物理过程， 图像输出不清晰书写规范性结构严谨，逻辑性强，层次清 晰，语言准确，文字表达流畅结构合理，语言准确，文字流畅， 符合规范化要求逻辑基本清楚，文字尚通 顺，勉强达到规范化要求内容空泛，结构混乱，文 字表达不清，错别字较多， 达不到规范化要求