化工流体力学

课程编码：180210081701P2002H 英文名称：Chemical Engineering Fluid Mechanics 课时：50 学分：2.50 课程属性：专业核心课 主讲教师：杨宁等

本课程是化学工程专业的一门重要基础理论课程，面向研究生讲授流体力学的基本理论和实际应用，使学生掌握流体运动的基本概念、基本原理和基本计算方法，了解湍流、多相流以及非牛顿流体流动规律，为从事化工过程放大、设计和强化方面技术开发以及科学研究打下坚实基础。

化工原理、化工传递过程

第一章 化工流体力学导论
第1节 化工流体力学学科内涵 1学时 杨宁
第2节 化工流体力学发展史 1学时 杨宁
第3节 新时期的化工流体力学 1学时 杨宁
第二章 流体运动规律的影响因素及研究方法
第1节 流体运动规律的影响因素：流动空间 1学时 郭强
第2节 流体运动规律的影响因素：引发流动条件及操作参数 1学时 郭强
第3节 流体运动规律研究方法 1学时 郭强
第三章 流动参数测量
第1节 流动参数测量发展史 1学时 杨宁
第2节 新时期的流动参数测量技术 1学时 杨宁
第四章 流体运动学基础
第1节 流体运动的表示方法 1学时 杨宁
第2节 随体导数 1学时 郭强
第3节 流体微团运动分析 1学时 郭强
第五章 理想流体运动方程
第1节 第一性原理及流体微团运动分析 1学时 郭强
第2节 连续性方程 1学时 郭强
第3节 理想流体的运动方程 1学时 郭强
第4节 二维运动流函数 1学时 郭强
第5节 涡旋运动与无旋运动 1学时 郭强
第六章 黏性流体运动方程
第1节 黏性流体的运动方程 1学时 杨宁
第2节 边界层理论 1学时 杨宁
第3节 低雷诺数流理论NS方程近似 1学时 杨宁
第4节 高雷诺数流理论NS方程近似 1学时 杨宁
第5节 湍流理论简介 1学时 杨宁
第七章 多孔介质流体力学
第1节 多孔介质 1学时 杨宁
第2节 多孔介质流体力学基础 1学时 杨宁
第3节 Darcy方程的应用 1学时 杨宁
第八章 多相流体力学
第1节 多相流概述 1学时 郭强
第2节 气固两相流基础 1学时 郭强
第3节 气固两相流反应器 1学时 郭强
第4节 气液两相流基础 1学时 郭强
第5节 气液两相流反应器 1学时 郭强
第九章 非牛顿流体力学
第1节 非牛顿流体简介 1学时 郭强
第2节 非牛顿流体本构方程 1学时 郭强
第3节 非牛顿流体流变特性的测量与应用 1学时 郭强
第十章 计算流体力学
第1节 计算流体力学简介 1学时 郭强
第2节 有限差分方法基础 1学时 郭强
第3节 显示格式与隐式格式 1学时 郭强
第4节 有限体积方法基础 1学时 郭强
第5节 误差与稳定性分析 1学时 郭强
第6节 网格生成与坐标变换 1学时 郭强
第7节 计算流体力学软件实操 1学时 郭强
第十一章 基于流体力学调控的化工过程强化
第1节 化工过程强化简介 1学时 杨宁
第2节 化工过程强化中的化工流体力学 1学时 杨宁
第3节 微流动简介 1学时 杨宁
第4节 超重力反应器简介 1学时 杨宁
第十二章 重大工艺过程中的化工流体力学
第1节 催化裂化、甲醇制烯烃过程中的化工流体力学 1学时 杨宁
第2节 氢冶金过程中的化工流体力学 1学时 杨宁
第3节 核、芯片等卡脖子领域中的化工流体力学 1学时 杨宁
第十三章 人工智能背景下的化工流体力学
第1节 人工智能等智能化技术简介 1学时 杨宁
第2节 智能化技术+化工流体力学 1学时 杨宁
第十四章 考试
第1节 考试 2学时 杨宁

授课团队首席教授杨宁研究员主要研究领域为介尺度理论与应用、多相反应器工程基础及技术应用开发。2012年首届国家优秀青年科学基金获得者，2019年国家杰出青年科学基金获得者。2013年获第十六届中国科协求是杰出青年成果转化奖，2014年中国青年颗粒学奖，2015杰出亚洲科研工作者和工程师奖，2020年获英国皇家学会牛顿高级学者基金。主讲教师郭强，中国科学院过程工程研究所研究员。2014年毕业于云南大学，获工学学士学位；2019年毕业于中国科学院大连化学物理研究所，获工学博士学位；之后分别在美国哥伦比亚大学和新加坡国立大学做博士后研究，2024年入职中国科学院过程工程研究所。主要从事流化床气固两相流测量与模拟研究，在气泡动态介尺度结构的表征及有序化调控方面取得了一系列成果，已发表SCI文章30余篇，其中第一作者或通讯作者16篇，包括1篇PNAS及6篇AIChE Journal等，提出的颗粒相摩擦应力模型被美国NETL国家实验室开发的流化床模拟软件MFiX作为内置选项，获得了中国科学院过程工程研究所过程杰青、日本JSPS特别研究员等奖励。