CFD軟件應(yīng)用基礎(chǔ) 教學(xué)大綱

PAGEPAGE8《CFD軟件應(yīng)用基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱CFD軟件應(yīng)用基礎(chǔ)課程編號(hào)課程性質(zhì)選修課課程類別學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課開(kāi)課單位機(jī)電工程學(xué)院授課學(xué)期第學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)2/32課內(nèi)學(xué)時(shí)32理論授課16上機(jī)學(xué)時(shí)16課內(nèi)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)課外學(xué)時(shí)適用專業(yè)智能制造是否雙語(yǔ)否先修課程計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、流體力學(xué)后續(xù)課程畢業(yè)設(shè)計(jì)二、課程簡(jiǎn)介《CFD軟件應(yīng)用基礎(chǔ)》是智能制造專業(yè)的專業(yè)選修課課，為應(yīng)用性較強(qiáng)的一門課程。本課程通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法對(duì)流體力學(xué)方程進(jìn)行離散化求解，對(duì)流體流動(dòng)行為進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)。通過(guò)理論講解使學(xué)生了解CFD的基本原理，通過(guò)實(shí)踐操作使學(xué)生熟練掌握CFD軟件的使用，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)CFD基本理論的理解和應(yīng)用能力，提高學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力、學(xué)術(shù)能力和科研能力。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.把握構(gòu)造計(jì)算方法的基本原理和分析原理，運(yùn)用數(shù)值計(jì)算。課程目標(biāo)2.具備應(yīng)用CFD軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算流體力學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的基本能力。課程目標(biāo)3.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)如何把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，做事情要抓主要矛盾和矛盾的主要方面，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注細(xì)節(jié)，養(yǎng)成細(xì)致，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（二）課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)2-3：具備文獻(xiàn)資料檢索能力，能夠?qū)ξ墨I(xiàn)進(jìn)行分析和歸納，并將其用于分析復(fù)雜智能制造工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論。2-問(wèn)題分析課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)5-2：能夠開(kāi)發(fā)或應(yīng)用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對(duì)智能制造工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，并能夠理解其局限性。5-使用現(xiàn)代工具課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)7-2：能夠站在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考專業(yè)工程實(shí)踐的可持續(xù)性，評(píng)價(jià)產(chǎn)品周期中可能對(duì)人類和環(huán)境造成的損害和隱患。7-環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元CFD基礎(chǔ)知識(shí)（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）理論課程：1.課程主要內(nèi)容1）流體與流動(dòng)的基本性質(zhì)。2）流體動(dòng)力學(xué)控制方程。3）CFD求解過(guò)程。4）CFD軟件結(jié)構(gòu)。5）常用的CFD常用軟件2.重點(diǎn)和難點(diǎn)1）流體動(dòng)力學(xué)控制方程，通過(guò)控制方程建立物理模型。2）CFD求解過(guò)程3.教學(xué)方法通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明課程與教學(xué)基本原理，豐富學(xué)生課程與教學(xué)的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)。強(qiáng)調(diào)我國(guó)在流體力學(xué)領(lǐng)域的成就和貢獻(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立民族自豪感和愛(ài)國(guó)精神。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果理解和應(yīng)用CFD控制方程，能夠自主分析實(shí)際問(wèn)題，建立工程實(shí)際的物理模型。5.支撐課程目標(biāo)具備文獻(xiàn)資料檢索能力，能夠?qū)ξ墨I(xiàn)進(jìn)行分析和歸納，并將其用于分析復(fù)雜智能制造工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論。第二單元網(wǎng)格的生成（學(xué)時(shí)數(shù)：10學(xué)時(shí)）理論課程：1.課程主要內(nèi)容1）非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格2）結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格3）網(wǎng)格質(zhì)量判斷與提高2.重點(diǎn)和難點(diǎn)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的生成。3.教學(xué)方法通過(guò)案例分析，使學(xué)生掌握網(wǎng)格的畫法，CFD學(xué)習(xí)需要具備一定的數(shù)學(xué)、物理和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生思考，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)會(huì)網(wǎng)格的畫法。5.支撐課程目標(biāo)能夠開(kāi)發(fā)或應(yīng)用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對(duì)智能制造工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，并能夠理解其局限性。上機(jī)課程：1.課程主要內(nèi)容收縮-擴(kuò)張噴管實(shí)例（分別用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格）2.重點(diǎn)和難點(diǎn)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的劃分3.實(shí)施方式上機(jī)操作4.學(xué)習(xí)要求學(xué)會(huì)網(wǎng)格的生成5.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠自己動(dòng)手劃分網(wǎng)格，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。7.支撐課程目標(biāo)能夠開(kāi)發(fā)或應(yīng)用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對(duì)智能制造工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，并能夠理解其局限性。第三單元Fluent軟件基本應(yīng)用（學(xué)時(shí)數(shù)：10學(xué)時(shí)）理論課程：1.課程主要內(nèi)容1）Fluent的操作界面2）選擇求解器及計(jì)算模型3）定義材料4）設(shè)置邊界條件5）設(shè)置求解控制參數(shù)6）流場(chǎng)迭代計(jì)算7）計(jì)算結(jié)果后處理2.重點(diǎn)和難點(diǎn)設(shè)置求解控制參數(shù)及流場(chǎng)迭代計(jì)算。3.教學(xué)方法通過(guò)案例分析，使學(xué)生掌握Fluent軟件的操作流程，熟練運(yùn)用Fluent軟件，在使用fluent軟件進(jìn)行流體模擬時(shí)，需要保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性，培養(yǎng)學(xué)生的誠(chéng)信品質(zhì)。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果熟練運(yùn)用Fluent軟件。5.支撐課程目標(biāo)能夠開(kāi)發(fā)或應(yīng)用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對(duì)智能制造工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，并能夠理解其局限性。上機(jī)課程：1.課程主要內(nèi)容引射器應(yīng)用實(shí)例，混合器應(yīng)用實(shí)例2.重點(diǎn)和難點(diǎn)求解控制參數(shù)的設(shè)置和流場(chǎng)迭代參數(shù)的設(shè)置。3.實(shí)施方式上機(jī)操作4.學(xué)習(xí)要求熟練運(yùn)用Fluent軟件。5.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果能夠自己分析實(shí)際工程問(wèn)題，根據(jù)實(shí)際情況確定求解控制參數(shù)的設(shè)置和流場(chǎng)迭代參數(shù)，成功運(yùn)行Fluent軟件。提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使他們更加嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確地理解和分析流體流動(dòng)現(xiàn)象。7.支撐課程目標(biāo)能夠開(kāi)發(fā)或應(yīng)用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對(duì)智能制造工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，并能夠理解其局限性。第四單元CFD綜合應(yīng)用實(shí)例（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）理論課程：1.課程主要內(nèi)容1）內(nèi)部流動(dòng)分析實(shí)例2）外部流動(dòng)分析實(shí)例2.重點(diǎn)和難點(diǎn)根據(jù)實(shí)際工程分析，創(chuàng)建物理模型，確定控制參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)。3.教學(xué)方法通過(guò)案例分析，使學(xué)生掌握CFD數(shù)值仿真的流程和步驟，將復(fù)雜工程問(wèn)題成功運(yùn)用CFD數(shù)值仿真得到結(jié)果。CFD數(shù)值仿真在環(huán)境保護(hù)、能源利用等領(lǐng)域的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)問(wèn)題，培養(yǎng)他們的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果CFD數(shù)值仿真的成功應(yīng)用。5.支撐課程目標(biāo)能夠開(kāi)發(fā)或應(yīng)用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對(duì)智能制造工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，并能夠理解其局限性。能夠站在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考專業(yè)工程實(shí)踐的可持續(xù)性，評(píng)價(jià)產(chǎn)品周期中可能對(duì)人類和環(huán)境造成的損害和隱患。上機(jī)課程：1.課程主要內(nèi)容三通內(nèi)水的流動(dòng)，圓柱繞流。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)根據(jù)實(shí)際工程分析，創(chuàng)建物理模型，確定控制參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)。3.實(shí)施方式上機(jī)操作，小組合作，協(xié)作完成復(fù)雜的流體模擬任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。4.學(xué)習(xí)要求能夠成功進(jìn)行CFD數(shù)值仿真，得到模擬結(jié)果。5.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生親自操作CFD軟件進(jìn)行流體模擬，以提高學(xué)生的實(shí)踐能力和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。7.支撐課程目標(biāo)能夠開(kāi)發(fā)或應(yīng)用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對(duì)智能制造工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，并能夠理解其局限性。能夠站在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考專業(yè)工程實(shí)踐的可持續(xù)性，評(píng)價(jià)產(chǎn)品周期中可能對(duì)人類和環(huán)境造成的損害和隱患。（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐理論課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例第一單元CFD基礎(chǔ)知識(shí)講授法課程目標(biāo)122第二單元網(wǎng)格的生成案例教學(xué)課程目標(biāo)2、66第三單元Fluent軟件基本應(yīng)用案例教學(xué)課程目標(biāo)266第四單元CFD綜合應(yīng)用實(shí)例案例教學(xué)課程目標(biāo)2、322合計(jì)1616上機(jī)課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排第二單元網(wǎng)格的生成小組合作學(xué)習(xí)課程目標(biāo)24第三單元Fluent軟件基本應(yīng)用小組合作學(xué)習(xí)課程目標(biāo)24第四單元CFD綜合應(yīng)用實(shí)例小組合作學(xué)習(xí)課程目標(biāo)2、36上機(jī)測(cè)試2合計(jì)16五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績(jī)構(gòu)成（百分制）課程成績(jī)構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則上機(jī)作業(yè)40%作業(yè)（百分制）40本門課程5次作業(yè)，主要考核CFD軟件的成功運(yùn)行，得到模擬結(jié)果（各物理參數(shù)的云圖，曲線圖）。目標(biāo)分值=0.4*上機(jī)作業(yè)成績(jī)上機(jī)測(cè)試30%上機(jī)測(cè)試（百分制）30在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成特定工程CFD仿真模擬，得到模擬結(jié)果（各物理參數(shù)的云圖，曲線圖）。目標(biāo)分值=0.3*上機(jī)考核成績(jī)小論文30%小論文（百分制）30自選題目，寫一篇某一工程CFD仿真的學(xué)術(shù)論文（包括工程問(wèn)題概述，建立物理模型，網(wǎng)格劃分，F(xiàn)lunet運(yùn)行及后處理結(jié)果）目標(biāo)分值=0.3*小論文成績(jī)（二）課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元…計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)作業(yè)課程目標(biāo)1第二單元…結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的生成上機(jī)作業(yè)，上機(jī)測(cè)試，課程目標(biāo)2第三單元…選擇求解器及運(yùn)行環(huán)境，確定計(jì)算模型，設(shè)定邊界條件，設(shè)定計(jì)算參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行后處理上機(jī)作業(yè)，上機(jī)測(cè)試，課程目標(biāo)2第四單元…工程案例的數(shù)值反真全部過(guò)程（物理模型+網(wǎng)格劃分+Fluent