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该课程共有5个模块
在第 1 周,我们将探讨在底壁上有半圆形障碍物的通道中的流动,用于介绍基本流动模型(欧拉方程、纳维-斯托克斯方程和雷诺平均纳维-斯托克斯方程)、工程应用中大多数流动的基本特征(边界层、剪切层、流动分离、再循环区)以及模拟包括这些现象在内的流动的方法。此外,还解释了不粘性流、层流和湍流之间的区别,以及如何对流动特征进行可视化和分析,流动状态的知识如何影响计算网格的设计以及物理模型和模拟参数的选择。最后,介绍了提高模拟效率和估计离散化误差的方法。
涵盖的内容
10个视频1篇阅读材料9个作业2个讨论话题
第 2 周,我们将研究扩散器和喷嘴中的流动。它们是许多工程应用中发现的流道发散或汇聚横截面的通用表示。在扩散器和喷嘴中,如果发散角/收敛角足够大,就会发生流动分离和再循环。在对称扩散器的几何结构中,流动通常是不对称的,而在喷嘴中可能会出现收缩静脉。对这些现象以及能量转换效率和能量损失的评估进行了解释。此外,还分析了几何细节(膨胀/收缩角的变化、不同半径的圆角)和通过扩散器壁的吸力的影响。详细研究了解的网格依赖性,并分析了对流通量离散化阶次的影响。
涵盖的内容
8个视频9个作业1个讨论话题
在第 3 周,我们将探讨压力或湍流诱导的主流动路径以外方向的流动。首先详细分析管道或弯管中的三维压力驱动二次流,然后分析非圆形截面管道中的湍流驱动二次流。介绍了这些现象背后的物理学原理,并解释了模拟这些现象的方法。接下来分析了马蹄涡流和尖端涡流;它们也是流动的通用表示方法,在许多实际应用中都会出现,如主体连接和自由尖端。对流动物理、计算细节(最佳网格的设计及其局部细化、物理模型的选择和模拟方法)进行了解释。
涵盖的内容
8个视频9个作业1个讨论话题
第 4 周,我们将研究雷诺数在 5 到 500 万之间的圆柱体周围的流动。圆柱体是暴露在横流中的细长体的一般表示形式;这种情况在许多实际应用中都会发现。根据雷诺数的不同,流动可能是蠕动、稳定或不稳定层流或湍流。流体分离和再循环可以有多种不同形式,导致涡流脱落(von Karman 涡街)、尾流过渡到湍流、剪切层或圆柱体表面的边界层。在临界雷诺数下的气缸阻力危机和旋转气缸的马格努斯效应都有描述。介绍了模拟湍流的不同技术--直接数值模拟、大涡模拟或使用不同湍流模型求解雷诺平均纳维-斯托克斯方程,并解释了哪种技术适合哪种类型的流动。
涵盖的内容
8个视频9个作业1个讨论话题
第 5 周,我们将探讨热传递,包括固体中的传导、流体中的自然对流和强制对流以及共轭热传递。我将解释热量如何在固液界面的连续体之间传递,层流和湍流有什么不同,计算网格的哪些属性在流固界面是可取的,以及为什么壁面的棱镜层很重要。此外,还强调了自然对流中稳定分层与不稳定分层之间的区别,以及正确考虑流体特性与温度关系的重要性。最后,还解释了如何以最佳方式模拟被固体分隔的多股流体的同时传热。
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学生评论
169 条评论
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已于 Jul 20, 2023审阅
Hello, thank you for your efforts in the course. It was very useful and beautiful. I hope you will always be healthy and happy. Mohammad Pakzad from Iran.
已于 Jul 10, 2024审阅
great course for begineers to learn concept behind CFD
已于 May 26, 2023审阅
The material was useful, easy to understand and presented very well. I recommend this course to anyone with an interest in CFD.
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