《计算流体力学》教学大纲 课程名称：计算流体力学 课程类别（必修选修）：远修 课程英文名称：Computational fluid小ynamics 总学时周学时学分：32/22 其中实验实践学时：28 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：1-16周，星期一3-4节 授课地点：松山湖校区化能学院12L203 授课对象：19能源1、2班，19建能1班 开课学院：化学工程与能源技术学院 任裸敏师姓名职蒋：杨小平刷教授，陈捷超饼师 客聚时间、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。 漂程考核方式：开卷()闭卷()课程论文()其它() 使用款村： L.Fluent技术基础与应用实例，王瑞金，张凯，王刚，清华大学出版社。 救学参考资料： 1、《数值传热学》陶文铨编，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，2019。 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 1
1 《计算流体力学》教学大纲 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：28 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：1-16 周，星期一 3-4 节 授课地点：松山湖校区化能学院 12L203 授课对象：19 能源 1、2 班，19 建能 1 班 开课学院：化学工程与能源技术学院 任课教师姓名/职称：杨小平/副教授，陈捷超/讲师 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（）课程论文（）其它（） 使用教材： 1. Fluent 技术基础与应用实例，王瑞金，张凯，王刚，清华大学出版社。 教学参考资料： 1、《数值传热学》陶文铨编，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，2019。 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究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Fut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。 裸程敦学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程敏学目标 支撑单业要求指标点 单业要求 目标1： 2能够运用数学、自然科学和能源与动力工程领域 22能具备应用工程科学的基本原理和 正确理解和掌握与计算流体力学有关的基本概念、基本知 所涉及的基本原理和技术方法，进行能源与动力工 技术方法对能源与动力工程复杂工程 识以及基本原理，掌握数值模拟的过程及原理，通过本门 程领域中复杂问趣的识别、表达、文献研究及分析， 课程的学习，了解计算流体动力学的基本原理 问题进行表达与建模的能力 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 5-】能够将计算机程序语言、CAD、能 5能够开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代 用计算流体动力学方法进行有关产品部件的设计、开发研 源动力领域仿真模拟软件等现代工其， 工程工具和信息技术工其，对能源动力领域复杂工 究等工作奠定基础，学会使用fluent、.GAMBIT、Tecplot 应用于分析、模拟、设计能源动力领域 程问趣进行预测、模拟、求解和论证，并能够理解 等有关的计算流体动力学软件研究流体流动和传热基本 相关设备及系统，并能够理解其局限性 其局限性。 问题 目标3： 5 5-2能够开发专用的现代工程工具和信 能够开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代 根据C℉D的教学内容，理解对专业课程中相关理论方程组 工程工具和信息技术工其，对能源动力领域复杂工 息技术工具，满足进行能源与动力工程 的应用：课堂开展研讨式教学，培养学生独立思考的能力， 程问趣进行预测、模拟、求解和论证，并能够理解 设计、制造和研发工程实践的需要。 提高创新意识：为学生参与科研和工程实践提供一种方法 其局限性。 理论教学进程表 周次 敦学主题 投课散 学时 教学内容（重点、难点、裸程思政融入 敕学模式 教学方法 作业安排 支撑课 2
2 动力学是基于流体力学和计算方法，利用计算机技术来研究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 学时 教学内容（重点、难点、课程思政融入 教学模式 教学方法 作业安排 支撑课
师 点) (线上/混合式 程目标 /线下 计算流体动力学的基本特点（量点）： 课程思政作业：通 应用、连续性方程、动量方程、能量方 课堂讲授 过文献检索或网络 计算流体动力学简 陈捷超、 程的回顾（难点）。课程思政融入点： 2 混合式 与小组讨 资源查找，每人须 目标一 介及基础知识 杨小平 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 论 完成不少于1500字 关于计算流体力学 学高峰的杜会主义核心价值现。 发展的综述。 课堂讲授 流体力学控制方程 陈捷超、 计算流体动力学方程离散化的基本原理 2 2 (重点)：流体力学控制方程离散化的 混合式 与小组讨 目标一 离散化的方法 杨小平 方法（难点）。 论 合计 4 项目类型（验证综合 敦学 支撑课 周次 实检项目名称 授课数师 学时 敏学内容（置点、难点、课程思政融入点） 设计) 方式 程目标 线上：优学院 陈捷超、 软件功能、组成和运行（重点）：网格生成技 3 Fluent软件简介 综合 目标二 杨小平 或课堂讲授和 术（难点）。 小组讨论 陈捷超、 Gambit软件简介（重点）：利用Gambit软件 线上：优学院 Gambit软件建模 综合 目标二 杨小平 建立几何模型（难点）。 或课堂讲授和 3
3 师 数 点） （线上/混合式 /线下 程目标 1 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。 混合式 课堂讲授 与小组讨 论 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 2 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）。 混合式 课堂讲授 与小组讨 论 目标一 合计 4 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 方式 支撑课 程目标 3 Fluent 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 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标二 4 Gambit 软件建模 陈捷超、 杨小平 2 Gambit 软件简介（重点）；利用 Gambit 软件 建立几何模型（难点）。 综合 线上：优学院 或课堂讲授和 目标二
小组讨论 线上：优学院 利用Gambit软件生成二 陈捷超、 2 网格划分对数值模拟的作用（重点）：利用 综合 或课堂讲授和 目标二 维网格 杨小平 Gambit软件生成网格（难点）。 小组讨论 线上：优学院 利用Fluent软件求解二 陈捷超、 二维圆管建模并生成网格（量点）：边界条件 6 2 目标二 维管内流动 杨小平 综合 或课堂讲授和 设置，求解参数设置（难点）。 小组讨论 线上：优学院 利用Fluent软件求解冷 陈捷超、 混合器建模并生成网格（置点）：Fluent软件 综合 或课堂讲授和 目标二 热水混合器二维流动 杨小平 温度场求解（雅点）。 小组讨论 陈捷超、 Gambit构造三维几何模型的方法（量点）：不 线上：优学院 利用Gambit构造三维几 8 同类型三维网格的生成方法（难点）：管理的 综合 杨小平 或课堂讲授和 目标二 何模型及网格 性质与功能。 小组讨论 线上：优学院 三维定常速度场仿真计 陈捷超、 三维定常流动过程的设置（重点）：掌握后处 9 2 综合 或课堂讲授和 目标二 算 杨小平 理方法获得可视化结果（难点）。 小组讨论 圆柱绕流非稳态流动与 陈捷超、 湍流模型设置的简介（量点）：非稳态流动设 综合 线上：优学院 10 目标二 卡门涡街现象 杨小平 置和求解过程（难点）。 或课堂讲授和
4 小组讨论 5 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 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标二 6 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 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标二 7 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 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标二 8 利用 Gambit 构造三维几 何模型及网格 陈捷超 、 杨小平 2 Gambit 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 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标二 9 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 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标二 10 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 线上：优学院 或课堂讲授和 目标二
小组讨论 空调房间模型构建（重点）：速度、温度和压 线上：优学院 利用Fluent数值求解空 陈捷超、 2 综合 杨小平 力场可视化（难点）：实际工况中求解问题的 或课堂讲授和 目标二 调房间内流场问题 简化。 小组讨论 多相流模型介绍及有自 线上：优学院 陈捷超、 VOF模型详解（量点）：非耦合求解器的设置 12 由表面水流现象仿真计 2 目标二 杨小平 综合 或课堂讲授和 (难点)。 算 小组讨论 线上：优学院 陈捷超、 13 两相混合过程仿真计算 2 两相混合建模（置点）：Mixture模型和DPM 综合 杨小平 或课堂讲授和 目标二 模型的设置（难点）. 小组讨论 线上：优学院 凝固和融化现象仿真计 陈捷超、 凝固和融化现象仿真建模（重点）：设置凝固 14 综合 或课堂讲授和 目标三 算 杨小平 融化模型进行计算（难点）。 小组讨论 线上：优学院 陈捷超、 多组分燃烧模型构建（重点）：设置燃烧模型 15 甲烷燃烧过程仿真 2 综合 或课堂讲授和 目标三 杨小平 进行计算（难点）。 小组讨论 可动区域流体流动及后 陈捷超、 MRF模型和MM模型详解（重点）：Tecplot 线上：优学院 16 综合 目标三 处理软件学习 杨小平 软件详解（雅点）。 或课堂讲授和
5 小组讨论 11 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 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标二 1 2 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 2 VOF 模型详解 （ 重 点）；非耦合求解器的设置 （ 难 点）。 综合 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标二 1 3 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 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标二 1 4 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 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标三 1 5 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 线上：优学院 或课堂讲授和 小组讨论 目标三 1 6 可动区域流体流动及后 处理软件学习 陈捷超 、 杨小平 2 MRF 模型和 MM 模型详解 （重点）；Tecplot 软件详解（ 难 点）。 综合 线上：优学院 或课堂讲授和 目标三
小组讨论 合计 28 备注：优学疣平台课程链楼：https:l∥COUT S8Teb.ulearning.cn/ulearning/index.html#/course/announcement?courseId-46805 课程考核 评价依据及成绩比例(%) 权重(%) 课程目标 支撑毕业要求指标点 平时作业 期末论文 目标一 2-2 5 5 10 目标二 5-1 35 35 70 目标三 5-2 10 10 20 总计 50 50 100 备注：)根据《东”通工学选考试管域规定》第十二丛想定：广课3次（或6课时）学生不得参加送课程的期终考核。2)各项考核标准见附件所示。 大纲编写时间：2022年2月21日 6
6 小组讨论 合计 28 备注：优学院平台课程链接：https://courseweb.ulearning.cn/ulearning/index.html#/course/announcement?courseId=46805 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 2-2 5 5 10 目标二 5-1 35 35 70 目标三 5-2 10 10 20 总计 50 50 100 备注：1）根据《东莞理工学院考试管理规定》第十二条规定：旷课 3 次（或 6 课时）学生不得参加该课程的期终考核。2）各项考核标准见附件所示。 大纲编写时间：2022 年 2 月 21 日
系（部）南查意见： 我系（专业）课程委员会已对本课程教学大细进行了审查。同意热行。 常格式的：缩进首行缩进：3字符 系（部）主任签名：部染娟 日期：2022年02月25旦 系（部）审查意见： 系（部）主任签名： 带格式的：居中.右卿：148厘米 耳期 年月县 备进+ 7
7 系（部）审查意见： 我系（专业）课程委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。 系（部）主任签名： 日期： 2022 年 02 月 25 日 系（部）审查意见： 系（部）主任签名： 日期： 年 月 日 备注： 带格式的: 缩进: 首行缩进: 3 字符 带格式的: 居中, 右侧: 1.48 厘米
附录：各类考核评分标准表 平时作业评分标准 评分标准 观测点 A(100) B(85) c(70 D(0) 概念比较清楚，作业比较认真， 概念基本清楚，答题基本正 概念不太清楚，答题错误 基本概念掌握程度 概念清楚，答趣正确。 答题比较正确。 确。 较多。 概念比较清楚，作业比较认真， 概念基本清楚，答题基本正 概念不太清楚，答题错误 解决问趣的方案正确性 解趣思路清晰，计算正确 答题比较正确。 确。 较多。 按时完成，书写较为一般， 未交作业或后期补交，不 按时完成，书写工整、清晰， 按时完成，书写清晰，主要符号、 作业完成态度 部分符号、单位按照规范执 能辨识，符号、单位等不 符号、单位等按规范要求执行 单位按照规范执行 行 按照规范执行 课程论文评分标准 评分标准 观测点 A(100) B(5) c(70 D(0) 选趣研究内容及研究方法具有 选趣一般，研究内容及研究方法 选题难度一般，研究内容及 选趣研究内容及研究方法 选题创新性 较强创新性，可综合运用所学 具有较强创新性，可综合运用所 研究方法较为简单，理论知 较简单，理论知识能力运 理论知识的能力 学理论知识能力 识能力运用一般 用过于基础 8
8 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) C(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) B(85) C(70) D(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
网格划分非常合理，案例变通 网格划分合理，可根据案例进行 计算网格可进行计算，基本 网格划分质量差，Gambit 网格合理性 能力强，Gambit软件使用好 变通，Gambit软件使用较好 掌握Gambit软件 软件掌握程度差 灵活应用Fluent软件，设计动 设计合理、完全掌握并运用 计算设置基本合理，基本能 设计不合理，理论分析与 设置准确性 手能力强，设置具有较强创新 Fluent软件 综合运用Fluent软件 计算有原则性错误 性 仿真数据不可靠，计算结 数据准确合理，符合实际物理 计算结果符合实际物理过程，图 仿真结果基本与真实现象 结果科学性 果不符合实际物理过程， 过程，后处理图像清晰准确 像可视化效果好 相似，可视化图像清晰可见 图像输出不清晰 结构严谨，逻辑性强，层次清 结构合理，语言准确，文字流畅， 逻辑基本清楚，文字尚通 内容空泛，结构混乱，文 书写规范性 字表达不清，错别字较多， 晰，语言准确，文字表达流畅 符合规范化要求 顺，勉强达到规范化要求 达不到规范化要求
9 网格合理性 网格划分非常合理，案例变通 能力强，Gambit 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
