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《传热与流动的数值计算》教学大纲 总学时：32（理论教学32 学时，实践教学0 学时，课外学时：10（课外学时不计入总学时））学分：2 基本面向：过程装备与控制工程专业所属单位：过程装备与控制工程系 课程简介：本课程是过程装备与控制工程专业的专业选修课。本课程目的使学生了解数值计算的基本思想、热量传递和流动的几种基本方式；运用数学工具和物理学基础，对传热和流动过程进行计算的初步思路和方法。通过 Ansys(Fluent,CFX)有限元仿真软件的学习，让学生掌握计算传热与计算流体动力学的数值计算步骤和方法，能模拟化工设备内部的传热和流动状况，并用于设备设计、开发和改造。培养学生能适应当代化学工业数字化和信息化的趋势，并能用计算机和数学两大工具分析和解决有关工程实际问题的能力。 一、本课程的目的、性质性质：专业选修课程 目的：为今后的深造或生产实践奠定基础。二、本课程的教学基本要求 通过该课程的学习，学生具有如下的知识能力素质： 1．知识要求：掌握数值计算的基本思想，如何用数学描述物理现象；掌握热量传 递和流动的基本方式，计算传热与计算流体动力学；掌握用 Ansys 仿真软件对传热和流动过程进行数值计算。 2．能力要求： ①掌握相关数学和相关自然科学及管理知识，具备综合运用基础知识解决问题的能力； ②具备扎实的专业知识，拥有解决过程装备与控制工程技术问题的技能； 3. 素质要求： ①能理论联系实际，有一定的工程意识 ②分析问题和解决问题的能力 三、本课程与其它课程的关系（课程的前修后续关系） 前修课程：高等数学、线性代数、工程热力学、流体力学及过程流体机械后续课程：过程设备设计、毕业设计 四、本课程的教学内容及安排（细化到知识点） 第一章 数值计算的基本思想（2 学时） 1．物理现象的数学描述 2．离散化方法 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 1.1 1 1.2 1 √ 第二章 基本概念（4 学时） 1．热量传递的方式 2．流体流动的方式 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 2.1 2 2.2 2 √ 第三章 计算传热与计算流体动力学（8 学时） 1．计算传热； 2、计算流体动力学； 3、两者的区别与联系 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 3.1 3 3.2 3 3.3 2 √ 第四章 传热与流场的计算（18 学时） 1．Ansys(Fluent，CFX)使用入门 2、模型的建立及网格的划分 3、计算模型和方法的选取 4、结果后处理 5、应用案例介绍 教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 4.1 2 4.2 4 √ 4.3 4 √ 4.4 2 √ 4.5 6 √ 五、本课程的重点、难点和深广度 重点：数值计算的基本思想；数学描述与离散化；热量传递的方式；流体流动的方式；难点：计算传热与计算流体动力学的区别与联系；模型的建立；网格的划分；计算模型和方法的选取。 深广度：通过课程的学习和实践，能够对设备内的流场进行模拟和可视化，更好的理解各个物理过程，也能对一些未知的过程进行探索，比较有深度。 六、课外学时分配 主要安排课外教学任务，如作业、自学、参观、综合大作业等。 序号 内容 参考学时 1 作业：第一章 1 2 作业：第二章 1 3 作业：第三章 1 4 作业：第四章 7 合计 10 七、考核方式 课程考核及成绩评定方式： 综合大作业成绩占 70%，平时作业及表现占 30%；八、本课程各教学环节对人才培养目标的贡献度 知识能力素质 要求 教学环节 课后环节 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合大作业 其他 知识 ◎ 2-① ◎ ○ ◎ 2-② ◎ ○ ◎ 3-① ○ ○ ◎ 3-② ○ ○ ◎ 注：1、各专业课程贡献度表根据本专业毕业生能力要求填写。基础课程贡献度根据学校知识、能力、素质培养要求和本相关专业毕业生能力要求填写。 2、贡献度显著表示为◎，贡献度一般表示为○ 九、参考资料 （一）教材 1.帕坦卡，传热与流体流动的数值计算，科学出版社， 1984 （二）参考书 1、陶文铨著，数值传热学，西安交通大学出版社，2001 2、J.D Anderson,计算流体力学入门(Computational Fluid Dynamics-The Basics with App