哥伦比亚大学研究生课程复习：计算传热和流体流动关键知识梳理

哥伦比亚大学研究生课程计算传热和流体流动介绍了物理现象的数学描述。内容涉及离散化有限差分方法的基础，显式和隐式格式，稳定性和收敛性；代数方程的解；热传导；不可压缩流体流动；强制对流和自然对流；原始变量、湍流模型和坐标变换的使用。为了方便学生学习，我们梳理了这门课的关键知识，详情如下。

一、计算传热和流体流动关键知识

1、计算流体力学及其应用；传热、流体流动和控制方程综述；ANSYS Workbench。

2、偏微分方程的分类(椭圆、双曲线、抛物线)；离散方法(有限差分与有限体积)。

3、1D稳态扩散方程的解(中心差分)；三对角矩阵解的Thomas算法。

4、稳态1D对流扩散方程(中心差分)；离散化的后果；使用CFD解决问题的步骤(预处理、求解、后处理)。

5、稳态1D对流扩散方程；迎风格式和高阶格式(QUICK格式)；迭代技术(雅可比方法)。

6、多维问题；二维非稳态热扩散问题的有限体积离散化；Fluent中二维问题的求解。

7、一维非定常对流问题；二阶Crank-Nicholson隐式格式，Lax-Wendroff显式格式。

8、网格生成软件。

9、Fluent中的传导传热建模；CFD在电子冷却中的应用。

10、不可压缩纳维尔-斯托克斯方程和SIMPLE算法；Fluent中的对流传热建模。

11、Fluent中自然对流建模；模拟气流在室内环境中的应用。

12、Fluent中辐射建模；湍流建模(重点介绍Fluent中的k-e实现)。

二、计算传热和流体流动考察重点

1、学习数值分析的基本概念，以解决热传导和流体流动的问题。编写计算机代码，求解传热和流体流动中的相关物理方程。

2、学习如何使用商业计算流体力学软件正确设置和解决与传热和流体流动的工业应用相关的问题。

3、理解商业软件如何实现数值算法，以及工程师需要知道什么来正确使用这些工具。

同学可以基于上述知识点梳理来规划自己的复习安排，后续我们还将进一步介绍哥伦比亚大学研究生课程的关键内容，有需要的同学可以持续关注我们哟。