数值计算方法与应用讲义第三章.pdf

《数值计算方法与应用》讲义

考核方式：期末考试、上机大练习与平时作业相结合

预修课程：流体力学、数值分析、高等数学、线性代数

适用专业：供热、供燃气、通风与空调工程，热能工程

一、课程目标：

本课程是为动力工程、热能工程、燃烧、供热、制冷空调及能源工程等专业研究生所设的一门专

业理论基础课程。本课程侧重于计算流体力学的理论知识和相关软件的具体使用。

计算流体力学是利用计算方法，在计算机上数值模拟流动问题的一门学科，是研究流体流动、传

热和传质的重要方法，也是流体工程中分析和设计流动元件的重要手段。本课程通过讲授计算流体力

学的基本概念、理论和方法，培养学生利用计算流体力学方法，解决工程中遇到的流动问题的能力。

并通过介绍相关商业软件FLUENT帮助学生提高利用商业CFD软件解决工程实际问题的能力。

二、教学要求：

本课程要求学生掌握计算流体力学的基本理论知识，并结合FLUENT商业软件求解实际的工程问

题。

三、教学内容:

第一章计算流体力学基础知识；

第二章基于有限体积法的控制方程离散；

第三章流动问题的数值解法；

第四章湍流与湍流模型；

第五章边界条件的应用；

第六章网格的生成；

第七章常用计算流体力学软件介绍；

第八章CFD后处理问题

第一章：计算流体力学基础知识错误！未定义书签。

1.计算流体力学的概念、特点及意义错误！未定义书签。

CFD的基本思想：错误！未定义书签。

CFD的特点：错误！未定义书签。

CFD的意义错误！未定义书签。

2．流体力学中控制方程组及其定解条件错误！未定义书签。

定解条件—边界条件和初始条件错误！未定义书签。

3.计算流体力学基本步骤错误！未定义书签。

4.CFD软件结构错误！未定义书签。

前处理器错误！未定义书签。

求解器错误！未定义书签。

后处理器错误！未定义书签。

第二章：基于有限体积法的控制方程离散错误！未定义书签。

1.方程离散的方法错误！未定义书签。

离散化的目的错误！未定义书签。

离散方法错误！未定义书签。

有限体积法的特点错误！未定义书签。



i.节点为中心：CVs的节点在控制体积的中心。x错误！未定义书签。

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ii.界面为中心：CVs的边界线在节点间中心线上。错误！未定义书签。

2.一维稳态对流扩散问题的有限体积法错误！未定义书签。

一维稳态对流扩散问题错误！未定义书签。

3.对流扩散方程的五种常用离散形式错误！未定义书签。

一维稳态无源项对流扩散问题错误！未定义书签。

4．对流扩散方程的三种高阶离散格式错误！未定义书签。

5．一维瞬态问题的有限体积法错误！未定义书签。

6．二维及三维对流扩散方程的离散方法错误！未定义书签。

第三章：流动问题的数值解法4

1．流动控制方程组的对流扩散形式4

2．数值求解流动控制方程组的几个困难6

耦合式解法：7

分离式解法7

3．时间推进法基本思想8

4．交错网格上的压力修正方程8

5．Navier-Stokes方程的压力修正方法及其改进方法12

第四章：湍流与湍流模型错误！未定义书签。

湍流的特点：错误！未