计算流体力学

课程编码：080103M04001H 英文名称：Computational Fluid Dynamics 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：李新亮等

本课程包含基础及应用两个部分。基础部分讲述流体力学方程组及其物理含义，双曲型方程组的数理性质，有限差分法及有限体积法的理论基础及计算方法等；应用部分介绍国内外当前流行的高速流动和不可压缩流动的主要解法，网格生成技术，湍流计算以及计算流体力学当前的热点问题、新方法及发展动向等。此外还介绍了并行计算的基础知识。
通过学习这一课程，可对计算流体力学有一个系统深入的理解，并具有一定的理论基础和解决实际问题的能力。 同时，在这一课程中也注意把课程学习和研究所的工作结合起来，使学生到研究所后能立即开展和计算流体力学有关的研究工作。力求学生们学完该课程后，能够独立编写计算流体力学程序。

流体力学；空气动力学；偏微分方程数值解法

第一章 流体力学基本方程 6学时 李新亮
第1节 基本方程
第2节 双曲型方程组特性
第3节 Riemann间断解
第二章 差分法
第1节 差分法基本理论 3学时 李新亮
第2节 高精度激波捕捉格式 3学时 李新亮
第3节 通量技术及时间推进 3学时 李新亮
第4节 WENO格式及粘性项离散方法 4学时 申义庆
第三章 有限体积法 6学时 李新亮
第1节 有限体积法概述及多块网格有限体积法
第2节 通量技术及间断有限元方法
第四章 代数方程组的求解及网格生成 4学时 李新亮
第1节 代数方程组求解方法
第2节 网格生成技术
第五章 常微分方程数值方法 4学时 申义庆
第1节 常微分方程数值方法
第六章 不可压缩方程数值方法 4学时 李新亮
第1节 不可压缩方程数值方法
第七章 湍流与转捩 8学时 李新亮
第1节 湍流与转捩
第2节 湍流的直接数值模拟
第八章 并行计算编程初步 8学时 李新亮
第1节 MPI并行编程技术初步
第2节 MPI并行编程技术示例
第九章 综合复习及实践考核 7学时 申义庆
第1节 综合复习
第2节 实践与考核

李新亮研究员
李新亮： 男， 1972年5月出生，理学博士，中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室研究员，中国科学院大学岗位教授，博士生导师。2000年于中国科学院力学研究所获博士学位，2000-2002年于清华大学工程力学系做博士后，2002年8月至今于中国科学院力学研究所工作。期间2005年8月-2007年8月在日本东京工业大学做JSPS特别研究员。任中国空气动力学会物理气体动力学专业委员会副主任委员，计算物理学会常务理事，Computers & Fluids 杂志编委，《空气动力学报》及《计算物理》杂志编委等职。
目前主要从事计算流体力学及湍流研究。构造了优化保单调、加权群速度控制格式等高精度激波捕捉格式，并在此基础上开发一套开源的高精度计算流体力学软件OpenCFD；进行了一系列典型超声速、高超声速可压缩湍流的直接数值模拟，并在此基础上对湍流机理、模型及控制进行了深入探索。发表学术论文100余篇；获2000年度中国科学院自然科学二等奖，2013年度陕西省科学技术三等奖，中国科学院朱李月华优秀教师奖等奖项。在国科大工学院主讲《计算流体力学》课程，该课程被评为国科大工学院优秀课程。


申义庆研究员
申义庆： 男， 1969年12月出生，理学博士，中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室研究员，中国科学院大学岗位教授，博士生导师。2001年于中国科学院力学研究所获博士学位，2001-2003年于清华大学数学科学系博士后，2003年10月至今于中国科学院力学研究所工作。2006年7月-2011年6月，美国迈阿密大学机械与航空工程系，研究科学家。
主要从事流体力学数值方法及复杂流场的数值模拟研究。提出和发展了激波捕捉有限紧致格式、高精度激波判别方法及高精度自适应低耗散数值格式、粘性项高精度守恒计算方法等工作，发表学术论文近百篇。