《CFD軟件基礎與應用》課程教學大綱課程代碼：ABCL0607課程中文名稱:CFD軟件基礎與應用課程英文名稱：CFDSoftwareFoundationandApplication課程性質：選修課程學分數：2課程學時數：32授課對象：能源與動力工程專業本課程的前導課程：流體力學、工程熱力學、計算機語言一、課程簡介CFD（ComputationalFluidDynamics）也稱計算流體力學，是通過計算機數值計算和圖像顯示，對包含有流體流動和熱傳導等相關物理現象的系統所做的分析。CFD可以看成是在流動基本方程（質量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程）控制下對流動的數值模擬。CFD軟件基礎與應用課程則是講解CFD軟件FLUENT的基本用法和CFD綜合的應用實例。本課程以FLUENT軟件的基本用法和CFD綜合的應用實例為講授重心，學生在修完本課程后，在理解FLUENT軟件的基本用法基礎上，可以通過軟件解決一些流體力學和傳熱學基本問題，也可以自編程序解決一些相對簡單的問題，也能正確理解和使用計算流體力學商業軟件，并通過進一步熟悉和深化，能在研究方向上數值求解實際工作需要的具有復雜造型和復雜流動結構的流場，同時為學生日后更系統、更深入地學習計算傳熱學理論打下基礎。二、教學基本內容和要求第一章計算流體力學基礎知識課程教學內容：1.流體與流動的基本性質2.流體動力學控制方程3.對控制方程的進一步討論4.CFD的求解過程5.CFD軟件結構6.常用的CFD商用軟件課程的重點、難點：1.流體動力學控制方程2.通用控制方程的模型建立3.CFD軟件的求解原理課程教學要求：1．了解計算流體力學的相關基礎知識。2．掌握流體動力學控制方程。3.了解CFD的求解過程、軟件結構第二章網格的生成課程教學內容：1.網格及其生成概述2.網格生成軟件GAMBIT簡介3.GAMBIT的基本用法4.AutoCAD與GAMBIT的聯合使用5.Pro/ENGINEER與GAMBIT的聯合使用課程的重點、難點：1.網格生成軟件GAMBIT的使用2.網格生成軟件GAMBIT與AutoCAD和Pro/ENGINEER等其他建模軟件的聯用課程教學要求：1．了解網格的基礎知識。2．了解AutoCAD與GAMBIT的聯合使用。3.了解Pro/ENGINEER與GAMBIT的聯合使用。第三章FLUENT軟件的基本用法課程教學內容：1.FLUENT概述2.FLUENT求解步驟3.FLUENT的操作界面4.使用網格5.選擇求解器及運行環境6.確定計算模型7.定義材料8.設置邊界條件9.常用的邊界條件10.設置求解控制參數11.流場迭代計算12.計算結果后處理課程的重點、難點：1.FLUENT求解過程2.FLUENT中各種參數的設定及意義3.FLUENT的后處理過程課程教學要求：1．了解FLUENT的相關基礎知識。2．了解網格的使用。3.能夠將FLUENT基本用法應用于實例第四章CFD綜合的應用實例課程教學內容：1.偏心圓環內自然對流換熱模擬2.軸流泵葉輪的性能預熱3.風機的優化設計4.含有自由表面的河流跌坎分析5.溫室自然通風模擬課程的重點、難點：1.各種換熱模擬過程和結果2.流體流動過程模擬和結果課程教學要求：1．了解CFD能夠應用的環境問題。2．掌握CFD在不同環境問題上的處理方式三、實驗教學內容及基本要求1、偏心圓環內自然對流換熱模擬：實驗要求：給出一個二維偏心圓環內的自然對流換熱問題，要求用GAMBIT生成幾何模型并進行結構化網格的劃分，同時做好邊界條件的類型確定，將模型導入FLUENT中進行求解計算，得出圓環內的對流換熱情況。2、軸流泵葉輪的性能預測實驗要求：以軸流泵為模型，使用周期性邊界條件及轉動參考系來模擬葉輪內的3D流動，要求用AUTOCAD生產幾何模型并導入GAMBIT中進行網格劃分和邊界條件的設定，將模型導入FLUENT中進行求解計算，模擬葉輪內的流體流動，并在流動計算結果的基礎上，預測葉輪的揚程和水力效率。3、冷熱水混合器內的三維流動與換熱實驗要求：以一個冷熱水混合器為模型，冷水和熱水自混合器的兩側沿水平切向方向流入，在容器內混合后經下部通道流出，是一個三維問題。用GAMBIT進行三維建模并網格劃分，導入FLUENT進行求解計算，得到混合器內的三維流場分布、壓力分布和溫度分布，并通過后處理繪制混合器內流體質點的運動軌跡。四、教學方法與手段CFD軟件基礎與應用課程是能源與動力工程專業的專業基礎選修課之一，在為學生構筑合理的專業知識結構、培養學生的CFD數值模擬能力，擴展學生綜合知識面，在人才培養中起著重要的作用。本課程以FLUENT軟件的基本用法和CFD綜合的應用實例為講授重心，課程授課內容以理論為主，應用為輔，采取理論授課和軟件操作應用相結合的教學手段對課程進行講解和傳授。五、教學學時分配章節與內容課時作業量備注計算流體力學基礎知識4網格的生成4FLUENT軟件的基本用法10CFD綜合的應用實例8偏心圓環內自然對流換熱模擬2實驗軸流泵葉輪的性能預熱2實驗冷熱水混合器內的三維流動與換熱2實驗合計32六、考核方式與成績評定標準1、考核方法：期末小論文2、成績評定：由于本課程是專業選修課，課程評分以大作業（期末小論文）為主，占最后總成績的60%，平時作業占20%，課堂表現及考勤成績占2