能源学院（系、所）国际一流水平研究生课程简介

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1、能源学院（系、所）国际一流水平研究生课程简介课程名称：计算流体动力学（CFD）及其应用课程代码：121.511课程类型：■一级学科基础课□二级学科基础课□其它：考核方式：考试教学方式：讲授适用专业：动力工程及工程热物理适用层次：■硕士□博士开课学期：春季总学时：32学分：2先修课程要求：流体力学，传热学，数值分析课程组教师姓名职称专业年龄学术方向张师帅副教授流体机械41流体流动的数值方法郭照立教授热能工程40复杂流动的数值方法李学敏副教授流体机械35气动噪声的数值模拟陈胜副教授热能工程34燃烧过程的数值模拟课程负责教师教育经历及学术

2、成就简介：张师帅，女，1970年11月生，副教授职称。1992年6月毕业于西安交通大学动力工程系制冷与低温专业，获得学士学位；1995年6月毕业于华中理工大学动力工程系流体机械专业，获得硕士学位；2002年6月毕业于华中科技大学能源与动力工程学院热能工程专业，获得博士学位。自2006年开始，一直为研究生讲授“计算流体动力学（CFD）及其应用”课程，至今已有7届。主要研究方向为：流体动力学与气动声学的研究及应用，参加科研项目10多项，发表第一作者科研论文30多篇。郭照立，男，1972年1月生，教授职称。2000年6月毕业于华中科技大学

3、，获得博士学位；2000年6月~2003年5月在华中科技大学煤燃烧国家重点实验室做博士后；2003年9月~2005年9月在香港科技大学机械工程系做访问学者。主要研究方向为：复杂流动的介观物理模型和数值方法，负责国家自然科学基金4项（含1项杰出青年基金），973专题2项，教育部新世纪优秀人才支持计划项目1项；参与973和863项目各1项，国家自然科学基金创新团体骨干，湖北省自然科学基金创新团体骨干。在国内外权威学术刊物和会议上发表科学论文80余篇，SCI收录70余篇，SCI引用1200余次；合著专著2部。课程教学目标：让学生通过本课程

4、的学习，掌握计算流体动力学的核心内容及典型商用CFD软件的基本用法。具体包括：计算流体动力学的基本知识、控制方程及其离散方法、离散方程的求解方法、网格生成与计算技术、湍流模型及其应用、边界条件的应用以及典型商用CFD软件的基本用法。课程大纲：（章节目录）第一章计算流体动力学基本知识§1.1计算流体动力学概述§1.2流体与流动的基本特性§1.3流体动力学的控制方程§1.4CFD的工作流程第二章控制方程的离散§2.1离散化方法概述§2.2有限体积法原理§2.3一维稳态问题的有限体积法§2.4多维稳态问题的有限体积法§2.5一阶离散格式§

5、2.6高阶离散格式§2.7一维瞬态问题的有限体积法§2.8多维瞬态问题的有限体积法第三章流场的求解计算§3.1流场求解计算概述§3.2交错网格技术§3.3SIMPLE算法§3.4SIMPLE算法的改进§3.5瞬态问题的求解算法§3.6基于同位网格的SIMPLE算法§3.7基于非结构网格的SIMPLE算法§3.8离散方程组的基本解法第四章湍流模型及其应用§4.1湍流的数学描述§4.2湍流的数值模拟方法§4.3零方程模型及一方程模型§4.4标准k-e两方程模型§4.5RNGk-e模型和Realizablek-e模型§4.6采用k-e模型

6、处理近壁问题§4.7雷诺应力方程模型（RSM）§4.8大涡模拟（LES）第五章边界条件与网格生成§5.1边界条件概述§5.2进出口边界条件§5.3固壁边界条件§5.4恒压边界条件、对称边界条件与周期性边界条件§5.5边界条件应用时的注意事项及初始条件§5.6网格生成技术第六章CFD软件的基本知识§6.1CFD软件的结构§6.2常用的CFD软件§6.3FLUENT软件§6.4FloEFD软件第七章GAMBIT的基本用法§7.1GAMBIT概述§7.2几何建模§7.3网格划分§7.4指定边界类型和区域类型§7.5基于GAMBIT的二次开

7、发§7.6GAMBIT应用实例第八章FLUENT的基本用法§8.1FLUENT概述§8.2使用网格§8.3选择求解器及运行环境§8.4确定计算模型§8.5定义材料§8.6设置边界条件§8.7设置求解控制参数§8.8流场迭代计算§8.9计算结果后处理§8.10UDF的使用§8.11FLUENT应用实例第九章格子Boltzmann方法的原理和模型§9.1格子Boltzmann方法概述§9.2格子气自动机§9.3从格子气自动机到格子Boltzmann方法§9.4从连续Boltzmann方程到格子Boltzmann方程§9.5LBGK模型的

8、平衡态分布函数及其宏观方程第十章格子Boltzmann方法的边界处理§10.1边界处理概述§10.2几种常用的边界处理方法§10.3非平衡态外推方法§10.4数值结果分析教材：1.H.Versteeg，W.Malalasekera.C