2015年春季中国科学院大学课程计算流体力学李新亮lixl@imech.ac.cnTel:82543801力学所主楼214参考数目：傅德薰等：《计算空气动力学》任玉新等：《计算流体力学基础》；阎超：《计算流体力学方法及应用》，J.Blazek:ComputationalFluidDynamics:PrinciplesandApplicationsE.F.Toro:RiemannSolversandnumericalmethodsforfluiddynamics1CopyrightbyLiXinliang课件下载：http://pan.baidu.com/s/1kTxHAjP第一讲流体力学基本方程•计算流体力学(CFD)的概念及意义•流体力学的基本方程•偏微分方程组的类型重点:流体力学基本概念：连续介质假设，流动描述方法N-S方程及其无量纲化（熟记）；双曲型方程性质；2CopyrightbyLiXinliang•计算流体力学:ComputationalFluidDynamics简称CFD§1.1绪论3CopyrightbyLiXinliang计算流体力学是通过数值方法求解流体力学控制方程，得到流场的离散的定量描述，并以此预测流体运动规律的学科CFD:通过离散求解流动方程得到流动信息流动控制方程理论解（解析解）精确解：Poiseuille解，Blasius解，Plantdl湍流边界层解渐进解、近似解：Stokes解数值解差分法、有限体积法、边界元法、谱（元）方法、粒子方法……借助计算机来实现数值求解在计算机产生之前，数值方法已然产生方程复杂（非线性偏微方程组），解析解很难获得4CopyrightbyLiXinliang计算流体力学(CFD):在航空航天领域得到广泛应用●1970年代，飞机设计主要依赖风洞实验YF-17研制，风洞实验13,500小时●1980年代，CFD逐渐发展，部分取代实验YF-23，风洞实验5,500小时，CFD计算15,000机时YF17YF23YF175CopyrightbyLiXinliang●90年代，CFD在飞机设计中发挥了主力作用波音777，CFD占主角●2000之后，CFD取代了大部分风洞实验波音787：全机风洞实验仅3次波音787波音777●航天领域，CFD发挥着实验无法取代的作用实验难点：复现高空高速流动条件6CopyrightbyLiXinliangCFD面临的挑战及主要任务：多尺度复杂流动的数学模型化;湍流的计算模型；转捩的预测模型；燃烧及化学反应模型；噪声模型……可处理间断及多尺度流场的高分辨率、强鲁棒性、高效数值方法；高精度激波捕捉法；间断有限元法;……可处理复杂外形、易用性强的算法；复杂外形——网格生成工作量大多块分区算法；无网格法；粒子算法；7CopyrightbyLiXinliang传统计算方法：有限差分法，有限体积法，有限元法，谱方法（谱元法）等；最近发展的方法:基于粒子的算法（格子-Boltzmann,BGK），无...
