《流动与传热的数值计算》课程教学大纲

《流动与传热的数值计算》教学大纲

一、课程基本信息

流动与传热的数值计算

课程名称

NumericalCalculalionofFlowandHeatTransfer

课程编码CNE225221030开课院部石大山能新能源学院课程团队潼动与传热的数值计算

学分3.0课内学时衰|讲授48实聆0上机0|实践0课外学时M

适用专业石油工程类本研一体班授课语言中文

先修课程程序设计（C）、数值计算方法、传热学、高等流体力学、工程热力学

《流动与传热的数值计算》是动力工程及工程热物理等相关硕士专业的专业核心课程。本课程主要学习流动与传热的数值计算中最常

用的有限体积法和有限差分法。具体内容包括描述流动与传热的基本控制方程组,控制方程的通用形式及其分类；有限体积法离散控制方

程，压力修正算法对控制方程组求解顺序特殊的处理，惠散后得到的代数方程组的求解；有限差分法的概念和一般差分格式,离散方程的

数学特性等.通过本课程的学习，为学习者建立一个较为完整的传热与流体流动问题数值计算的知识构架，并为将来从事本领域研究或工

作的解决涉及数值求解传热与流体流动问题提供必要的理沱基础。

,Numericalcalculationofflowandheattransfer*isaprofessionalcorecourseformaster'sdegreeinpower

engineeringandengineeringthermophysics.Thiscoursemainlystudiesthemostcommonlyusedfinitevoltmemethodand

课程简介finitedifferencemethodinnumericalcalculationofflowandheattransTer.Thespecificcontentincludesthebasic

（殴）controlequationsdescribingflowandheattransfer,thegeneralformandclassificationofthecontrolequations;The

discretecontrolequationsbyfinitevolumemethod,andthespecialprocessingofthesolutionsequenceofthecontrol

equationsbythepressurecorrectionalgorithm,thesolutionofalgebraicequationsobtainedafterdispersion;The

conceptoffinitedifferencenethodandgeneraldifferencescheme,mathematicalcharacteristicsofdiscreteequations,

etc.Thi'oughthestudyofthiscourse,arelativelyccxnpleleKnowledgeFrameworkfornumericalcalculationofheal

transferandfluidflowproblemsisestablishedforlearners,italsoprovidesnecessarytheoreticalbasisforsolving

problemsinvolvingnumericalsolutionofheattransferandfluidflowwhenengagedinresearchorworkinthisfieldin

thefuture.

负贯人大纲执笔人审核人

二、课程目标

毕业要习R指标点

序号代号课程目标OBE

任劣白选

目标1：掌握物理问题的简化、求解区域的离散、控制方程的溜散及求解等基本理论知识，能够运用

1M!是

上述知识都对能源与装备工程领域典型问题进行简化、建模、分析。

目标2；掌握扩散方程、对流扩散方程、SIMPLE算法及相关CFD软件等基本研究方法，能够就能源

2M2是

与装备工程领域相关工程问题进行数值研究、分析求解。

三、课程内容

支撑课课内课外

序号章节号标题课程内容/重难点教学方式课外环节

程目标学时学时

第1章流动与传

11Ml2讲授4自学

热的数值计算简介

第2章计算区域

22////

及控制方程的离散

2.1求解区域的离

32.1Ml,M23讲授/讨论6作业/自学

散

2.2控制方程的离

42.2Ml,M23讲授/讨论6作业,自学

散

第3$离散方程

/

53的数学与物理特性////

分析

3.1离散方程的相

63.1容性、收敛性与稳Ml,M22讲授/讨论4作业/自学

定性

3.2分析初值问题

73.2稳定性的vonMl,M22讲授/讨论4作业/自学

Neumann方法

83.33.3离散方程的守Ml,M22讲授/讨论4作业/自学

恒性和迁移性

第1章扩散方程

94/////

的数值解及其应用

104.14.1一维导热问题Ml,M21.5讲授/讨论3作业,自学

114.24.2多维导热问题Ml,M21.5讲授/讨论3作业/自学

4.3源项及边界讲授/上机大作业/自

124.3Ml,M212

条件的处理/讨论学

1.4高散方程的求讲授/上机大作业/自

134.4Ml,M212

解/讨论学

讲擀上机大作业/自

144.54.5应用算例Ml,M212

/讨论学

第5章对流-扩散

155////

问题的数值解法

5.1对流项高散格

165.1Ml,M21讲授/讨论2作业/自学

式的重要性

5.2四种对流项离

175.2Ml,M21讲授/讨论2作业/自学

散格式

5.3对流-扩散方

185.3程一阶格式系数特Ml,M21讲授/讨论2作业/自学

征

5.4二维对流-扩

195.4散离散方程及边界Ml,M21讲授/讨论2作业/自学

条件处理

5.5对流项高阶离讲授/讨论

205.5Ml,M224作业/自学

散格式/上机

第6章求解椭圆

216/////

型流动与换热的原

始变量法

6.1动事方程求解

226.1Ml,M22讲授/讨论2作业/自学

的关键

6.2交错网格及动

236.2Ml,M22讲授/讨论2作业/自学

量方程的离散

6.3求解N-S方程

246.3Ml,M22讲授/讨论4作业/自学

的压力修正法

6.4SIMPLE算法

256.4讨论及迭代收敛的Ml,M22讲授/讨论4作业/自学

判据

6.5SIMPLE算法

讲授/讨论

266.5的发展及边界条件Ml,M224作业/自学

/上机

处理

6.6SIMPLE算法讲授/讨诜

276.6Ml,M224作业/自学

的应用实例/上机

第"至其他数值

287方法及CI；D软件介/////

绍

7-1流动传热数值讲授/讨论

297.1Ml,M248作业,自学

计算的其他方法/上机

7.2CFD软件介讲授/讨论

307.2Ml,M248作业/自学

绍/上机

讲授/讨论综合大作

317.37.3实例操作Ml,M228

/上机业/自学

四、考核方式

序号考核环节操作细节总评占比

1平时表现/根据出勤及课堂讨论/测骏叵答问题的正确性评分。10%

课堂测睑

1.我布置若干道题目，平均每周1道题

课后作业/2.成绩采用百分制.根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。

220%

上机3.考核学生对基本知识的掌握能力.综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。

综合大作1.本课程设置1次大作业报告并以答辩的形式汇报，题型主要有分析计算、调研报告、案例分析报告、文献综述等。

3业（论文/2.成绩采用百分制.主要根据PPT准备、讲述表现、综合应用知识分析问题解决问邈的能力、创新性等评分。30%

答辩）

1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。

4期末考试2.主要考核学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力.题型主要有简答题、分析题、计算题等.■10%

五、评分细则

序号课程目标考核环节大致占比评分等级

A-全勤，梢神状态饱满,回答问题准码,

小缺勤1次；精神状态良好，问题回答较好

平时表现,

1Ml10%C-缺勤2-3次；精神状态一般.问题回答一般；

课堂测验

D-玦勒3次以上；精神状态蛟差，回答问题有误；

A-独立思考、按时完成，程序及作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确；

B-独立思考、按时完成，程序及作图比较规范，解题思路比较清晰、步骡比较完整、格式合理、答案准

课后作业/确；

2Ml20%

上机c-独立思考、按时完成,程序及作图比较规范,解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案

准确;

D-作业抄袭.未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱；

A-利用程序语言及现代仿真工具建立研究对象的模型正确,能准确的采用数学方程对物理模型建模并离散

综合大作

求解方程组.数值预测能源与动力工程问题用病升给出合理的优化方案；

3Ml业（论文/30%

B-利用程序语言及现代仿真工具建立研究对象的模型正确，能准确的采用数学方程对物理模型建模并离散

答辩）

求解方程组.数值预测能源与动力工程问题合理；

Q利用程序语言及现代仿真工具建立研究对象的模型基本正确.能采用数学方程对物理模型建模并离散求

解方程组.数值预测能源与动力工程问题基本合理；

D-利用程序语言及现代仿真工具建立研究对象的模型不正确，不能采用数学方程对物理模型建模并离散求

解方程蛆.数值预测能源与动力工程向SS不合理；

4Ml期末考试40%详见试卷答案及评分标准

A-全勤；精神状态饱满，回答问遨准确；

B缺勤1次；精神状态良好，问遨回答较好.

平时表现/。缺勤2-3次；精神状态一般,问题回答一般；

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