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《机车车辆高等流体动力学》教学大纲 课程名称：机车车辆高等流体动力学 英文名称：Higher Fluid Dynamics in locomotive and Vehicle Engineering 课程编号：课程学时：32 课程学分：2 课程性质：选修课 适用专业：车辆工程、机械制造及其自动化、载运工具运用工程、机械电子工程 预修课程：流体力学、计算方法、高等数学 大纲执笔人：杜礼明 一、课程目的与要求 本课程的目的是让研究生通过系统学习高等流体动力学的理论基础及其在机车车辆工程中的应用，培养学生建立内燃机车流动与燃烧过程、机车风机风道与车辆内流体流动与能量传递问题的数学模型，掌握现代流体力学中的思维特点和综合分析方法，利用数值方法分析机车内流动过程、风机风道内流场、车辆内空气流动过程，对机车和车辆的有关结构进行优化设计的能力。 本课程要求学生：了解机车与车辆工作过程数值研究的必威体育精装版进展，学习高等流体动力学的基础理论，特别是加深对湍流运动的理论认识，理解并掌握常用的湍流运动；深刻理解流体流动与传热问题的通用数学模型含义；掌握流体流动与传热问题数学模型的主要离散化方法，特别是有限体积法，Navier-Stokes方程的压力修正系列方法及其改进方法，熟悉数值模拟的基本方法与CFD的求解过程，能够运用Fluent或Star-CD等常用商用软件对机车工作过程和车辆内流体流动过程进行数值分析和优化设计。 二、教学内容及学时安排 绪论 1. 应用流体动力学概述 2. 机车工作工程与车辆流场数值研究的必威体育精装版进展 高等流体动力学基本方程 1．流体本构方程 2．质量守恒方程（连续性方程） 3．动量守恒方程（欧拉/N-S方程） 4．能量方程 5．统一的流体动力学方程组·初始条件和边界条件 机车车辆内流动过程模拟的基础理论 1．机车与车辆内流动过程的通用控制方程组及其定解条件 2. 计算流体动力学基本步骤 3．区域划分及网格生成 4．方程离散方法 5．对流扩散方程的有限差分法 6．数值误差分析 对流扩散方程的有限体积法 1. 有限体积法基本步骤 2．一维定常无源项常系数的对流扩散方程及其解析解 3. 对流扩散方程的五种常用离散形式 4．对流扩散方程的三??高阶离散格式 5．二维及三维对流扩散方程的离散方法 6．导热问题的有限体积法 7．代数方程组求解方法 流动问题的数值解法 流动控制方程组的对流扩散形式 数值求解流动控制方程组的几个困难 时间推进法基本思想 交错网格上的压力修正方程 Navier-Stokes方程的压力修正方法及其改进方法 常用计算流体动力学软件介绍 1．计算流体动力学软件分类及其算法内核简介 2. 常用几何建模及网格剖分软件简介 3．利用Fluent软件求解流动问题的基本步骤 4．利用Fluent软件求解简单流动问题 5．利用对Fluent对某机车风机风道进行优化计算 三、教材及主要参考书： S. V. Patankar, “Numerical Heat Transfer Fluid Flow”, John Benjamins Publishing Company. 王福军，计算流体动力学学分析，清华大学出版社，2004 是勋刚. 《湍流》. 天津大学出版社，1994 陶文铨，数值传热学，西安交通大学出版社，2002 韩占忠，王敬，兰小平 编, 流体工程仿真计算实例与应用, 北京理工大学出版社, 2004,6