《计算流体力学》教学大纲 课程名称（中文英文）：计算流体力学/Computational Fluid Dynamics 课程编号： 1302507 学分：2 学时：总学时32讲授学时24上机学时8 开设学期：5 授课对象：海洋科学（环境海洋学入、海洋技术 课程级别：校级及以上重点建设课程或精品课程或类似其他的需注明 课程负责人：刘洪生 教学团队：刘洪生、林军、张新峰 一、课程性质与目的 《计算流体力学》(C℉D)课程是为海洋科学（环境海洋学）和海洋技术专业本科生开 设的一门专业相关选修课程。利用数值方法通过计算机求解描述流体流动的数学方程，获得 空间和时间离散位置处的数值解，揭示流动的物理规律和研究流动的物理特性。本课程是研 究流体流动、传热和传质的重要方法，也是流体工程中分析和设计流动元件的重要手段。通 过讲授计算流体力学的基本概念、理论和方法，培养学生利用计算流体力学方法，求解海洋 环境中的流场及其物质输送问题的能力。 二、课程简介(200字左右) 本课程内容注重理论联系实际和工程应用，介绍计算流体力学的基本原理、基本方法 和应用技巧。主要内容包括，首先计算流体力学的基本思路和体系，对流体力学的控制方程 进行了广泛探讨：其次介绍流体控制方程数值离散的基本内容和求解流体问题的常用数值方 法：在此基础上介绍计算流体力学的具体应用，以及现代计算流体力学的前沿课题和未来发 展趋势等。为学生今后进一步学习和研究计算流体力学打下良好基础。 三、教学内容 第一章计算流体力学的基本原理(2学时) 主要内容：计算流体力学现代进展简介：通用控制方程组及其定解条件：计算流体力学基本 步骤。 学习要求：了解计算流体力学现代进展：了解计算流体力学的方程及求解基本步骤：理解粘
12 《计算流体力学》教学大纲 课程名称（中文/英文）： 计算流体力学/Computational Fluid Dynamics 课程编号： 1302507 学 分：2 学 时：总学时 32 讲授学时 24 上机学时 8 开设学期：5 授课对象：海洋科学（环境海洋学）、海洋技术 课程级别：校级及以上重点建设课程或精品课程或类似其他的需注明 课程负责人：刘洪生 教学团队：刘洪生、林军、张新峰 一、课程性质与目的 《计算流体力学》（CFD）课程是为海洋科学（环境海洋学）和海洋技术专业本科生开 设的一门专业相关选修课程。利用数值方法通过计算机求解描述流体流动的数学方程，获得 空间和时间离散位置处的数值解，揭示流动的物理规律和研究流动的物理特性。本课程是研 究流体流动、传热和传质的重要方法，也是流体工程中分析和设计流动元件的重要手段。通 过讲授计算流体力学的基本概念、理论和方法，培养学生利用计算流体力学方法，求解海洋 环境中的流场及其物质输送问题的能力。 二、课程简介（200 字左右） 本课程内容注重理论联系实际和工程应用，介绍计算流体力学的基本原理、基本方法 和应用技巧。主要内容包括，首先计算流体力学的基本思路和体系，对流体力学的控制方程 进行了广泛探讨；其次介绍流体控制方程数值离散的基本内容和求解流体问题的常用数值方 法；在此基础上介绍计算流体力学的具体应用，以及现代计算流体力学的前沿课题和未来发 展趋势等。为学生今后进一步学习和研究计算流体力学打下良好基础。 三、教学内容 第一章 计算流体力学的基本原理（2 学时） 主要内容：计算流体力学现代进展简介；通用控制方程组及其定解条件；计算流体力学基本 步骤。 学习要求：了解计算流体力学现代进展；了解计算流体力学的方程及求解基本步骤；理解粘
性流动方程的定解条件。 第二章流体力学的控制方程组(4学时) 主要内容：介绍流体力学基本控制方程及其不同数学描述，包括连续方程、动量方程及能量 方程，在此基础上介绍设合计算流学的控制方程形式。 学习要求：要求掌握流体控制体、物质导数、速度散度的概念和意义，熟悉流体力学控制方 程不同形式及其关系，了解和掌握流体控制方程的物理边界条件，熟悉设合计算 流学的控制方程形式。 第三章偏微分方程的数学性质对CD的影响(3学时) 主要内容：介绍拟线性偏微分方程分类，不同类型偏微分方程的一般性质。 学习要求：熟悉偏微分方程分类方法：克莱默法则和特征值法，掌握偏微分方程基本类型 了解不同类型偏微分方程的一般性质。 第四章离散化的基本方法(6学时) 主要内容：主要介绍有限差分概念，有限差分推导和精度，有限差分方程及其截断误差，有 限体积和有限元方法简介。 学习要求：掌握有限差分概念，有限差分推导和精度，有限差分方程及其截断误差，了解有 限体积和有限元方法。 第五章网络生成与坐标变换(3学时) 主要内容：主要介绍方程的一般变换，度量和雅可比行列式，拉伸（压缩）网格，椭圆型网 格生成，自适应网等内容。 学习要求：了解和熟悉方程的一般变换和各种网格生成技术。 第六章计算力学的基本方法(6学时) 主要内容：探讨如何将数值离散方法联系起来，形成求解连续方程、动量方程和能量方程的 各种数值方法，为今后学习计算流体力学更先进、更复杂的数值计算方法打下 定基础。 学习要求：了解和熟悉求解连续方程、动量方程和能量方程的各种数值方法，为今后学习计 算流体力学更先进、更复杂的数值计算方法打下一定基础。 第七章计算流体力学的应用实例(8学时) 主要内容：利用Fluent软件求解流动问题的基本步骤：利用Gambit软件生成网格.利用Fluent
13 性流动方程的定解条件。 第二章 流体力学的控制方程组（4 学时） 主要内容：介绍流体力学基本控制方程及其不同数学描述，包括连续方程、动量方程及能量 方程，在此基础上介绍设合计算流学的控制方程形式。 学习要求：要求掌握流体控制体、物质导数、速度散度的概念和意义，熟悉流体力学控制方 程不同形式及其关系，了解和掌握流体控制方程的物理边界条件，熟悉设合计算 流学的控制方程形式。 第三章 偏微分方程的数学性质对 CFD 的影响（3 学时） 主要内容：介绍拟线性偏微分方程分类，不同类型偏微分方程的一般性质。 学习要求：熟悉偏微分方程分类方法：克莱默法则和特征值法，掌握偏微分方程基本类型， 了解不同类型偏微分方程的一般性质。 第四章 离散化的基本方法（6 学时） 主要内容：主要介绍有限差分概念，有限差分推导和精度，有限差分方程及其截断误差，有 限体积和有限元方法简介。 学习要求：掌握有限差分概念，有限差分推导和精度，有限差分方程及其截断误差，了解有 限体积和有限元方法。 第五章 网络生成与坐标变换（3 学时） 主要内容：主要介绍方程的一般变换，度量和雅可比行列式，拉伸（压缩）网格，椭圆型网 格生成，自适应网等内容。 学习要求：了解和熟悉方程的一般变换和各种网格生成技术。 第六章 计算力学的基本方法（6 学时） 主要内容：探讨如何将数值离散方法联系起来，形成求解连续方程、动量方程和能量方程的 各种数值方法，为今后学习计算流体力学更先进、更复杂的数值计算方法打下一 定基础。 学习要求：了解和熟悉求解连续方程、动量方程和能量方程的各种数值方法，为今后学习计 算流体力学更先进、更复杂的数值计算方法打下一定基础。 第七章 计算流体力学的应用实例（8 学时） 主要内容：利用 Fluent 软件求解流动问题的基本步骤；利用 Gambit 软件生成网格。利用 Fluent
软件求解简单流动问题案例分析（包括二维、三维问题温度场、流场的数值模拟，。 学习要求：了解计算流体力学软件分类：熟悉并掌握利用FIu©t软件求解流动问题的基本 步骤：熟悉并掌握利用Gambit软件生成网格。掌握利用Fluent软件求解简单流 动问题。 四、教学基本要求 教学过程中要求教师侧重于流体力学分析问题、解决问题的方法培养，同时还应注意 结合实验和工程实际问题进行讲解，全面培养学生解决实际问题的能力。 本课程要求学生具备较好的数学、物理和力学基础，需先修课程应包括流体力学、数理 方程、偏微分方程数值解法。教学过程中重点要求学生掌握(1)掌握流体流体力学控制方 程不同形式及其关系：(2)掌捏有限差分概念，有限差分推导和精度，有限差分方程及其数 值计算方法：(3)熟悉利用Fluent软件求解流动问避的基本步骤，并能用于求解简单流动 问题。 五、教学方法 本课程教学过程中采用多媒体教学和黑板板书相结合的方法，考试方式采用有条件的开 卷考试方式，并结合平时成绩综合考核。 1.平时成绩：上课出勤率、上课听讲和交流的积极态度、习题作业等，占30%： 2.期末考试成绩：占70%。 六、参考教材和阅读书目 参考教材： 1.H K Versteeg.W Malalasekera.An Introduction to COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS The Finte Volume Method(计算流体动力学导论：有限体积法)。世界图书出版 公司，2007。 2.约翰D.安德森John D.Anderson),吴颂平、刘赵森译，计算流体力学基础及其应 用，机械工业出版社，2011。 3.顾尔祚，流体力学有限差分法基础。上海交通大学出版社，1988 4.傅德薰，马延文编。计算流体力学。高等教有出版社，2002 5.水鸿寿著，一维流体力学差分方法。国防工业出版社。1998 6.苏铭德，黄素逸。计算流体力学基础。清华大学出版社。1997 7.吴江航，韩庆书。计算流体力学的理论、方法及应用。科学出版社，1988 8.王福军，计算流体动力学学分析。清华大学出版社。2004 名
14 软件求解简单流动问题案例分析（包括二维、三维问题温度场、流场的数值模拟，。 学习要求：了解计算流体力学软件分类；熟悉并掌握利用 Fluent 软件求解流动问题的基本 步骤；熟悉并掌握利用 Gambit 软件生成网格。掌握利用 Fluent 软件求解简单流 动问题。 四、教学基本要求 教学过程中要求教师侧重于流体力学分析问题、解决问题的方法培养，同时还应注意 结合实验和工程实际问题进行讲解，全面培养学生解决实际问题的能力。 本课程要求学生具备较好的数学、物理和力学基础，需先修课程应包括流体力学、数理 方程、偏微分方程数值解法。教学过程中重点要求学生掌握（1）掌握流体流体力学控制方 程不同形式及其关系；（2）掌握有限差分概念，有限差分推导和精度，有限差分方程及其数 值计算方法；（3）熟悉利用 Fluent 软件求解流动问题的基本步骤，并能用于求解简单流动 问题。 五、教学方法 本课程教学过程中采用多媒体教学和黑板板书相结合的方法，考试方式采用有条件的开 卷考试方式，并结合平时成绩综合考核。 1．平时成绩：上课出勤率、上课听讲和交流的积极态度、习题作业等，占 30％； 2．期末考试成绩：占 70％。 六、参考教材和阅读书目 参考教材： 1．H K Versteeg, W Malalasekera. An Introduction to COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS The Finte Volume Method（计算流体动力学导论：有限体积法）。世界图书出版 公司，2007。 2．约翰 D. 安德森(John D. Anderson)，吴颂平、刘赵淼译，计算流体力学基础及其应 用，机械工业出版社，2011。 3．顾尔祚，流体力学有限差分法基础。上海交通大学出版社，1988 4．傅德薰，马延文编。计算流体力学。高等教育出版社，2002 5．水鸿寿著，一维流体力学差分方法。国防工业出版社。1998 6．苏铭德，黄素逸。计算流体力学基础。清华大学出版社。1997 7．吴江航，韩庆书。计算流体力学的理论、方法及应用。科学出版社，1988 8．王福军，计算流体动力学学分析。清华大学出版社。2004
七、本课程与其它课程的联系与分工 本课程要求学生具备较好的数学、物理和力学基础，需先修课程应包括流体力学、数理 方程、偏微分方程数值解法等；该课程是进一步学习《海洋数值模型》等后续课程的基础， 为今后从事海洋数值模型开发和应用打下一定基础。 主撰人：刘洪生 审核人：杨红 分管教学院长：杨红 2011年9月26日
15 七、本课程与其它课程的联系与分工 本课程要求学生具备较好的数学、物理和力学基础，需先修课程应包括流体力学、数理 方程、偏微分方程数值解法等；该课程是进一步学习《海洋数值模型》等后续课程的基础， 为今后从事海洋数值模型开发和应用打下一定基础。 主撰人：刘洪生 审核人：杨 红 分管教学院长：杨 红 2011 年 9 月 26 日
《声学基础》教学大纲 课程名称（中文/英文）：声学基础Fundamentals of Acoustics 课程编号：140200 学分：3学分 学时：总学时48讲授学时44实验学时4 开设学期：第5学期 授课对象：海洋技术专业 课程级别： 课程负责人：李勇禁 一、课程性质与目的 声学是物理学的一个重要分支，同时又是一门渗透性、交叉性极强的应用技术学科，声 学基础是高等学校海洋技术专业的一门专业基础主干课。本课程的教学目的与任务是使学生 认识声学对当代科学技术发展所起的作用，获得声学的基本理论和知识、掌握声学基本分析 方法，培养学生应用数学物理的方法进行分析问题、解决问题的能力，为后续《水声学》等 课程的学习和将来从事声学研究、应用技术等方面的工作打下坚实的专业理论基础。 二、课程简介 该课程介绍从事声学工作所必需的声学基础理论和弹性体振动理论。要求掌握质点的自 由振动、衰诚振动和强迫振动，弦、棒、膜、板的振动，电力声线路类比，理想流体媒质 中的声波方程、特殊形式的声波方程、平面场波的基本性质、声场中的能量关系、声压级与 声强级、响度级与等响曲线、声波的反射、折射与透射，波在管中的粘滞阻尼、声波导管理 论，脉动球源的辐射、声偶极辐射、同相小球源的辐射、点声源、无限大障板上圆形活塞的 辐射、有限束超声辐射场、球形声源的辐射，声波的接收原理、声波的散射，用统计声学和 波动声学处理室内声场等，了解媒质的粘滞吸收和热传导声吸收、分子驰豫吸收简单理论、 生物媒质中的超声衰减，非线性一维流体动力学方程及其解、声波的非线性传播与波形琦变、 粘滞媒质中有限振幅波的传播、非线性振动，固体的基本弹性性质和固体中声波的传播等。 三、教学内容 (一)理论教学部分(44学时) 章节名称 知识点 学时教学目标 质点振动学 质点的自由振动、衰减振动和强迫振动4 掌握
16 《声学基础》教学大纲 课程名称（中文/英文）：声学基础/Fundamentals of Acoustics 课程编号：1402001 学 分：3 学分 学 时：总学时 48 讲授学时 44 实验学时 4 开设学期：第 5 学期 授课对象：海洋技术专业 课程级别： 课程负责人：李勇攀 一、课程性质与目的 声学是物理学的一个重要分支，同时又是一门渗透性、交叉性极强的应用技术学科，声 学基础是高等学校海洋技术专业的一门专业基础主干课。本课程的教学目的与任务是使学生 认识声学对当代科学技术发展所起的作用，获得声学的基本理论和知识、掌握声学基本分析 方法，培养学生应用数学物理的方法进行分析问题、解决问题的能力，为后续《水声学》等 课程的学习和将来从事声学研究、应用技术等方面的工作打下坚实的专业理论基础。 二、课程简介 该课程介绍从事声学工作所必需的声学基础理论和弹性体振动理论。要求掌握质点的自 由振动、衰减振动和强迫振动，弦、棒、膜、板的振动，电-力-声线路类比，理想流体媒质 中的声波方程、特殊形式的声波方程、平面场波的基本性质、声场中的能量关系、声压级与 声强级、响度级与等响曲线、声波的反射、折射与透射，波在管中的粘滞阻尼、声波导管理 论，脉动球源的辐射、声偶极辐射、同相小球源的辐射、点声源、无限大障板上圆形活塞的 辐射、有限束超声辐射场、球形声源的辐射，声波的接收原理、声波的散射，用统计声学和 波动声学处理室内声场等，了解媒质的粘滞吸收和热传导声吸收、分子驰豫吸收简单理论、 生物媒质中的超声衰减，非线性一维流体动力学方程及其解、声波的非线性传播与波形畸变、 粘滞媒质中有限振幅波的传播、非线性振动，固体的基本弹性性质和固体中声波的传播等。 三、教学内容 （一）理论教学部分(44 学时) 章节名称 知识点 学时 教学目标* 质点振动学 质点的自由振动、衰减振动和强迫振动 4 掌握