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1、工程应用软件A教学大纲课程英文名Engineering application software A课程代码B0801Z06学分4总学时64理论学时16实验/实践学时48课程类别专业课课程性质必修先修课程流体力学、C语言适用专业工程力学开课学院计量测试工程学院执笔人审定人制定时间2020年4月注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位ANSYS是通用著名的工程应用软件，在流体/固体建模中被广泛应用。本课程主要讲解了利 用ANSYS进行流体/固体分析的具体方法和技巧，并通过大量实例系统地介绍了建模、计算以及 后处理的详细过程
2、。ANSYS软件包含非常丰富、经过工程确认的物理模型。（二）课程目标1 .知识水平教学目标通过本课程的学习，使学生掌握模拟流场、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、动/变 形网格以及结构受力分析等问题。2 .能力培养目标培养学生将工程实际问题提炼成力学问题（即力学建模），从而通过软件进行求解的能力， 利用此课程对学生进行工程力学专业综合教育作用，并为后续课程的学习打下坚实的基础和形成 专业的思维方式。3 素质培养目标能艰苦奋斗，有踏实的科学精神、积极向上的学风和对工程力学专业知识的喜欢及对社会的 奉献精神。4 .思政和劳务教育目标通过本课程的德育学习，帮助学生理解本课程中蕴含的文化基因和价值范
3、式，在专业知识的 学习中不断进行理想层面的精神指引，激励学生自觉把个人的理想追求融入到实现中华民族伟大 复兴中。二、课程目标达成的途径与方法以实验教学为主，结合课后作业、课堂讨论、小组大作业、实验教学等。课堂教学：讲述工程应用软件的基本控制方程和基本求解方法，讲解通用控制方程的原理、 网格划分、边界条件等，通过讲解结构静力学分析和动力学分析，让学生对相关概念、理论有基 本的了解和掌握。课后作业：工程应用软件课程理论较多同时与工程实际关系紧密，课后习题可帮助学生加深 对相关理论和概念的理解，通过习题训练，培养学生分析解决实际问题的能力。课堂讨论：工程应用软件课程中有些内容比较抽象，有些问题可以有
4、多种解决途径，通过安 排2-3次课堂讨论调动学生学习的主观能动性，引导学生发散思维，鼓励学生批判精神，培养学 生的创新意识和创新能力。实验教学：工程应用软件课程非常注重理论与实践的联系，通过流场、温度场数值模拟实验、 结构静力分析和结构动态分析，让学生直接观察和感受到流体/固体力学的计算和显示，加深对 相关理论的理解，体会从实践到理论再从理论到实践的科学精神和科学方法。思政和劳务教育：学习我国科学家钱学森、周培源、陆士嘉等在流体力学发展中的突出贡献 和爱国情怀，介绍我国古代诗词中对流体力学现象观察和描述的佳句以及著名水利工程，了解现 代计算流体力学在我国航空航天中的重要应用，最后介绍我国当前自
5、主流体力学仿真软件面临的 “卡脖子”问题，激励学生投身至我国自主可控流体力学仿真软件研发中。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系注：1 ,支撑强度分别填写H、M或L （其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求 5毕业要求6毕业要求7毕业要求8毕业要求9毕业要求12课程目标1HMMHMM课程目标2HMMHMM课程目标3MMHMMH四、课程主要内容与基本要求第一章绪论（4学时）内容要求：学习我国科学家周培源、陆士嘉在流体力学发展中的贡献和爱国情怀；了解工程 应用软件简介；了解ANSYS软件简介；了解ANSYS的功能模块和分析过程。重点：A
6、NSYS的功能模块和分析过程。难点：ANSYS的功能模块和分析过程。第二章前处理 （8学时）内容要求：了解前处理软件；理解专用的前处理器（Gambit）；掌握Gambit操作步骤及应 用实例；掌握ANSYS ICEM CFD 11.0应用实例；掌握ANSYS结构建模；掌握ANSYS结构的 网格划分。重点：掌握Gambit操作步骤及应用实例；Meshing网格划分。难点：Gambit操作步骤；Meshing网格划分操作步骤。第三章 ANSYS基本模型及理论基础（8学时）内容要求：介绍古代诗词对流体力学现象的描述和著名水利工程；理解ANSYS软件中博采 众长的物理模型；理解传热计算基础；掌握求解传
7、热问题的基本步骤；了解化学反应、壁面表面 化学反应和化学蒸汽沉积以及微粒表面化学反应；掌握结构分析中的材料属性定义，边界条件的 设置，载荷的施加等内容。重点：求解传热问题的基本步骤；求解结构静力分析步骤。难点：化学反应、壁面表面化学反应和化学蒸汽沉积以及微粒表面化学反应；结构边界条件的施加。第四章 ANSYS后处理及Tecplot应用 （8学时）内容要求：理解ANSYS软件的并行计算能力；掌握强大的后置处理能力；熟练掌握Tecplot 应用。重点：熟练掌握Tecplot应用；掌握ANSYS后处理功能。难点：ANSYS软件的并行计算；ANSYS计算结果的提取。第五章 ANSYS动网格应用（8学时
8、）内容要求：介绍计算流体流体在我国航空航天中的重要应用；了解UDF,能熟练应用井火 箭发射过程二维模拟，以及副油箱与飞机分离三维模拟。重点：火箭发射过程二维模拟。难点：副油箱与飞机分离。第六章传热和辐射计算应用 （4学时）内容要求：了解太阳加载模型；掌握室内通风问题的计算；以及熟练应用DO辐射模型的头 灯热模型。重点：熟练应用DO辐射模型的头灯热模型。难点：太阳加载模型。第七章 ANSYS燃烧及化学反应应用（8学时）内容要求：介绍我国战斗机的研发背景和学习老一辈科学家艰苦奋斗的精神；应用引火喷流 扩散火焰的PDF传输模拟，应用预混气体化学反应的模拟。重点：应用引火喷流扩散火焰的PDF传输模拟。
9、难点：预混气体化学反应。第八章ANSYS 燃烧及化学反应应用二（4学时）内容要求：熟练应用液体燃料燃烧模拟，煤燃烧模拟，以及液体化学反应的模拟。重点：熟练应用液体燃料燃烧模拟。难点：煤燃烧模拟。第九章ANSYS多相流应用（8学时）内容要求：熟练应用气固两相流动模拟，车体液体燃料罐内部挡流板对振荡的影响模拟，以 及水坝破坏多相流模拟。重点：熟练应用气固两相流动模拟。难点：车体液体燃料罐内部挡流板对振荡的影响。第十章ANSYS经典实例（4学时）内容要求：介绍我国当前自主可控流体力学仿真软件的发展和问题；理解固体燃料电池的模 拟，叶轮泵模型的模拟等。重点：叶轮泵模型的模拟。难点：MRF模型的应用。五
10、、课程学时安排章节号教学内容学时 数学生任务对应课程目 标第一章绪论41 .完成ANSYS的功能模块和 分析过程作业2题课程目标3A-A- 第一早前处理81 .掌握Gambit操作步骤及应 用实例作业2题课程目标1第二早ANSYS基本模型及理论基础81 掌握求解传热问题的基本 步骤课程目标1第四章ANSYS后处理及Tecplot应用8L熟练掌握Tecplot应用2题课程目标1课程目标2第五章ANSYS动网格应用8L熟练应用井火箭发射过程 二维模拟1题课程目标1课程目标2第六章传热和辐射计算应用41.掌握室内通风问题的计算1 题课程目标1第七章ANSYS燃烧及化学反应应用8L引火喷流扩散火焰的P
11、DF 传输模拟1题2 .完成弯曲实验报告课程目标1课程目标2第八章ANSYS燃烧及化学反应应用二41 .应用液体燃料燃烧模拟，煤 燃烧模拟，以及液体化学反 应的模拟2题课程目标1第九章ANSYS多相流应用81 .车体液体燃料罐内部挡流 板对振荡的影响模拟1题课程目标1课程目标2第十章ANSYS经典实例4L叶轮泵模型的模拟1题课程目标1六、实践环节及基本要求序 号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性 质实验 类别1二维流场的求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做2三维流场的求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做3二维温度场的求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做4三维温度场的
12、求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做5MRF模型求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做6Sliding mesh 模型 求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做7动网格模型求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做8DPM模型求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做9热辐射模型求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做10Mixture模型求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做11燃烧模型求解2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做12UDF模型编写2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做13结构建模（1）2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做14结构建模（2
13、）2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做15网格划分（1）2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做16网格划分（2）2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做19一维结构静力分析2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做20二维结构静力分析2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做21三维结构静力分析2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做22一维结构模态分析2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做23二维结构模态分析2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做24三维结构模态分析2熟练掌握过程调试、数 据分析设计性必做注：1 ,实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2,实验类别指必做、选做等。
14、七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核到课率、课堂讨论 发言、平时作业和 实验报告到课率（满分5分）：缺课1次扣1分； 课堂讨论（满分3分）：积极参与，观点 新颖3分，积极参与2分，其他1分； 平时作业（满分12分）：每次作业按5 分制给分，最后取平均分并按满分12进 行折算实验报告（满分10分）：取4次实验报 告的平均分。30% （其中实验10%）期末考核论文70%考核类别考查成绩登记方式百分制八、推荐教材与主要参考书（-）推荐教材：FLUENT流体计算应用教程，温正，石良辰，任毅如等主编，清华大 学出版社，2008.UNSYS Workbench基础教程与实例详解，浦广益编著，中国水利水电 出版社，2013,第二版。（二）主要参考书：（1）FLUENT.流体工程仿真计算实例与应用，韩占忠等编，北京理工大学出版社，2004。（2）Fluent技术基础与应用实例，王瑞金，张凯，王刚编著，清华大学出版社，2007。（3）Fluent高级应用与实例分析，江帆，黄鹏编著，清华大学出版社，2008。