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上海交通大学机械与动力工程学院硕士课程内容介绍《传热流动的数值分析》

上海交通大学 免费考研网/2012-12-28


《传热流动的数值分析》

课程代码F0205B8学分/学时3.0/54开课时间
课程名称传热流动的数值分析
开课学院机械与动力工程学院
任课教师杨燕华
面向专业
预修课程
课程讨论时数0 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

课程围绕着计算流体力学的方法,重点介绍流动、传热问题所涉及微分方程的有限差分法和有限体积法,及针对各种流体条件的求解方法。内容将包括单相流、两相流、湍流、自由表面、可压缩和不可压缩流等问题的数值求解方法。求解方法包括流函数法、SIMPLE法、MAC法、IPSA法、k-模型、界面跟踪法、网格生成法等主要方法。

课程内容简介(英文)

Finite Difference Approximation in 1-D and 2-D. Solution of steady and un steady heat conduction equations. Modern Iterative Techniques Conjugate Gradient Method, Krylov Subspace Method, Preconditioning. Finite Element Method, Energy Theorem and integral equations, Weighted Residual Ap-proximations, Point and sub domain collocations, Galerkin Method, Varia-tional Principles, Lagranges multipliers. Interpolation Function, Lagranges interpolation, B-spline, Bezier curves. Response Surface Method 2K+1, facto-rial design, 3k factorial design. Monte Carlo Method. Artificial Intelligence and Genetic Algorithm. Artificial Neural Network. Gram-Schmidtt Orthogo-nalization. Transformation of matrix. Probability Distribution: continuous and discrete random variables, commonly used probability distributions, Extreme value distributions.

教学大纲

第1章导论CFD的基本概念和用途、CFD的发展、典型CFD软件介绍第2章流体物理现象的数学描述流动与传热基本方程式、流动与传热的数学模型的特征、典型偏微分方程形式、坐标和基本矢量系统第3章离散化方法偏微分方程的一般形式、网格划分、基本差分格式、数值误差、显式、隐式和半隐式求解格式、稳定性条件第4章有限差分格式波动方程的差分法、扩散方程的差分法、椭圆型方程的差分方法、边值问题第5章有限体积法积分方程、控制体积、表面积分近似、插值方法、边界条件的使用、代数方程系统、第6章线形代数方程的求解直接求解法(矩阵法、TDMA法)、大型矩阵点迭代(松弛法缓和法)、线块迭代第7章非稳态问题的求解方法通用输运方程、显示Euler方法、流动方程体系的求解方法、不可压缩流体的求解方法(拟压缩性法、MAC法、SIMPLE法)第8章湍流模型Reynolds应力输运方程、k-模型、壁面函数法第9章多相流的数值解法多相流基本概念、多相流控制方程、两流体模型、本构方程和状态方程、多相流数值求解方法第10章具有移动界面的流动分析移动界面概念、流体运动的表示方法、移动界面的分析方法、界面条件与网格划分、移动界面的处理方法(高度函数法、Marker粒子法、VOF法等)第11章流动与传热数值计算的编程方法

课程进度计划

导论2个学时流体物理现象的数学描述2个学时离散化方法4个学时有限差分格式4个学时有限体积法6个学时线形代数方程的求解4个学时非稳态问题的求解方法8个学时湍流模型8个学时多相流的数值解法10个学时具有移动界面的流动分析4个学时流动与传热数值计算的编程方法 2个学时

课程考核要求

平时成绩+平时作业+计算大作业

参 考 文 献
  • 《数值传热学》陶文铨,西安交大出版社,2001
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