计算流体力学教学大纲

《计算流体力学》教学大纲

课程编号：00002067

课程中文名称：计算流体力学

课程英文名称：Computational Fluid Mechanics

总学时：48实验学时：0 上机学时：0

学分：3

适用专业：工程力学

一、课程性质、目的和任务（300字内）

计算流体力学是工程力学专业的一门选修课。它的主要任务是通过教学环节，使学生理解和掌握计算流体力学的一些基本理论和基本计算方法。学会运用计算流体力学、计算机解决一些流体数值计算问题。为从事工程技术工作、科学研究及开拓新领域，打下坚实的基础。

通过本课程的学习，使学生掌握计算流体力学有关的基本概念与基本理论，学会将数学、计算机、流体力学知识有机地结合，对科学研究和工程应用中的流动问题进行数值模拟的方法。教学中应贯彻启发式，互动式。着重讲清基本概念、基本理论、分析问题的思路和方法，并配以适当讨论，逐步培养学生具有分析问题和解决问题的能力。指导学生阅读参考书、文献和资料，培养学生自学获取知识的能力。重视实践环节，要求学生上机计算，并分析计算结果。充分利用现代化的教学手段，使学生具有灵活运用知识、进行探索和开拓创新等方面的技能，并具有较高的综合素质。

二、课程教学内容及学时分配

1、理论讲授

章节教学内容和基本要求重点和难点学时

第一章计算流体力学概述，掌握计算流体力学中有关

的基本概念。

重点：计算流体力学的研究对象

难点：计算流体力学的研究方法及求解

过程

2

第二章流体力学的基本概念及基本方程，方程的分类

及边界条件。

重点：流体力学的基本概念及基本方程

难点：方程的分类及边界条件的处理

6

第三章有限差分方法：常微分方程的有限差分解法，

有限差分解的分析.迎风差分格式 .高阶方法.

一维线性抛物型方程的解法及稳定性分析.非

中心格式及蛙跳格式 .一维非线性抛物-双曲

型方程组的解法.高维方程（A.D.I方法）

重点：有限差分方法、一阶导数、二阶

导数、混合导数等近似的差分公式

难点：理解各方程的离散及离散误差。

6

第四章有限体积法：面积分及体积分的近似，迭代方

法，代数方程和边界条件

重点：掌握有限体积法，面积分及体积

分的近似。

难点：迭代方法，代数方程和边界条件。

8

第五章有限元法：不可压缩流体、可压缩流体稳态有

限元方法，非稳态的有限元方法

重点：不可压缩流体稳态有限元方法

难点：非稳态的有限元方法

6

第六章线性方程求解方法简介重点：线性方程组的解法

难点：

4

第七章对流——扩散方程的解法：方程的离散，网格

选取及数值解，纳维-斯托克斯方程的解法简介。

重点：方程的离散，网格选取及数值解

难点：纳维斯托克斯方程的解法

8

第八章SIMPLE算法及纳维-斯托克斯方程的解法实

例、上机培训。

重点：SIMPLE算法

难点：纳维斯托克斯方程的解法实例

8

3、教学环节的安排及学时分配

项目理论讲授实验课总学时

学时480 48

三、教材及教学资料

教材：1. 吴子牛主编的《计算流体力学基本原理》，科学出版社，2001年第一版。

2. 王福军主编《计算流体动力学》，清华大学出版社，2005年第一版。

参考资料：

1.R. Peyret & T. D. Taylor. Computational Methods for Floud Flow.

2.C.A.J.Fletcher. Computational Techniques for Fluid Dynamics.

3. H K Versteeg的《计算流体动力学导论》，世界图书出版公司，1995年第一版