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CFD课程设计报告一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握计算流体力学（CFD）的基本理论、方法和应用，具备分析和解决流体力学问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解流体力学的基本概念和原理；（2）掌握CFD的基本理论和方法；（3）熟悉CFD软件的操作和使用。
2.技能目标：（1）能够独立完成流体力学问题的CFD建模和分析；（2）具备解决实际流体力学问题的能力；（3）熟练运用CFD软件进行流体力学仿真。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的科学精神和创新意识；（2）增强学生对流体力学学科的兴趣和热情；（3）培养学生团队合作和交流分享的习惯。
二、教学内容根据教学目标，本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.流体力学基本概念和原理：流体、流动、压力、速度等基本概念，流体力学的基本定律和方程。
2.CFD基本理论：有限元法、有限体积法、有限差分法等数值方法，流场数值模拟的基本步骤。
3.CFD方法与应用：流体力学问题的建模与仿真，常用CFD软件的操作和使用，典型流体力学问题的分析与解决。
4.教学案例：选取具有代表性的流体力学问题，进行案例分析和讨论，提高学生解决实际问题的能力。
三、教学方法为了实现教学目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：系统讲解流体力学基本概念、原理和方法，引导学生掌握CFD的基本理论。
2.案例分析法：通过分析典型流体力学问题，让学生了解CFD方法在实际问题中的应用。
3.实验法：学生进行CFD软件操作实验，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，提高学生的思维能力和团队合作意识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将采用以下教学资源：1.教材：《计算流体力学导论》等国内外优秀教材；2.参考书：相关领域的学术论文和专著；3.多媒体资料：教学PPT、视频教程等；4.实验设备：计算机、CFD软件及其辅助设备。
通过以上教学资源的选择和准备，为学生提供丰富的学习体验，提高教学效果。
目录前言 (2)1、用AutoCAD绘制弹体零件图和半备弹丸图 (3)2、弹丸的空气动力特性分析 (4)2.1、空气阻力 (5)2.2、升力 (7)2.3、赤道阻尼力矩 (7)2.4、极阻尼力矩 (8)2.5、马格努斯力和力矩 (8)3、76mm舰炮炮弹空气动力参数计算 (9)3.1、弹体在炮口处的阻力系数 (9)3.2、计算弹形系数 (13)3.3、计算弹道系数 (14)4、根据弹丸空气动力特性进行弹道参数计算 (15)5、弹丸的弹道飞行稳定性计算 (18)5.1、陀螺稳定性要求 (18)5.2、追随稳定性要求 (19)6、计算结果分析 (20)6.1、对弹丸的空气动力参数进行分析 (20)6.2、对弹丸的弹道参数进行分析 (20)6.3、对弹丸的飞行稳定性进行分析 (20)7、结束语 (21)8、参考文献 (22)前言此次课程设计以76mm舰炮杀爆弹为待分析弹型，通过弹道学课程所学知识对此弹进行了基本的空气动力特性分析计算以及弹道的计算。
是以《空气动力学》和《弹道学》为基础的一门综合课程设计。
对特定弹丸进行弹道和空气动力特性分析是必须掌握的专业技能。
弹道学这门应用科学是随着发射武器的发展而形成的。
研究弹丸运动的科学，总称为弹道学。
外弹道是研究弹丸在空中的运动以及与此运动有关的诸问题的科学。
外弹道学研究对象中所谓“弹丸在空中的运动”是指的弹丸质心运动和围绕质心运动——旋转和摆动；所谓“与此运动有关的诸问题”是指弹丸在空中运动时所形成的空气动力和外弹道学中的各种应用——射表编制和弹道设计等。
外弹道学的主要任务是：解决有关射表编制、飞行稳定性和弹道设计等问题。
由于弹丸在空气中对空气作相对运动，因而弹丸与空气间存在着相互作用。
其中空气对弹丸的作用力，称为空气动力。
它在速度矢量方向的分量，就是一般所说的空气阻力或迎面阻力。
关于空气阻力的研究，发展到今天有了各种现代测试设备的弹道靶道。
它可以连续测出弹丸在同一弹道上多点的速度、坐标、飞行姿态和转速等数据，经分析计算可以得到作用于试验弹丸上的各个空气动力和力矩的系数。
Fundamentals of Aerodynamics第六版课程设计介绍本文是基于Anderson的《Fundamentals of Aerodynamics第六版》所设计的课程，旨在提供一个深入学习流体力学和空气动力学的机会，同时帮助学生掌握相关领域的基本知识和技能。
课程大纲第一章：流体力学基础本章介绍流体力学的基本知识，包括流体力学的定义、基本假设、运动学和动力学公式以及基本方程。
本章还将讨论质量、动量、能量守恒定律以及连续性方程等基本概念和原理。
第二章：建立流场方程本章将介绍针对不同情况的流场方程的建立，包括欧拉方程、NSE（Navier-Stokes Equation）等。
第三章：飞行力学基础本章将介绍飞行力学的基本知识，包括飞行器的运动学和动力学方程、空气动力学基本原理以及气动力和控制力等。
第四章：气动力学基础本章将讨论气动力学的基本理论和原理，包括气动力学的定义、不同形状的流体对气动力的影响以及绕流等。
第五章：气动力学数值计算方法本章将介绍用于计算气动力学的数值方法，包括CFD（Computational Fluid Dynamics）等。
第六章：气动力学的应用本章将介绍气动力学的具体应用，包括飞行器设计、气动优化和空气动力学性能评估等。
课程目标课程的主要目标是：•帮助学生掌握流体力学和空气动力学的基本知识和技能；•培养学生的气动力学分析和设计能力；•提供学生探索流体力学和空气动力学不同应用领域的机会；•帮助学生了解气动力学在工程领域的现状和未来发展趋势。
课程要求课程要求学生：•熟练掌握本课程的基础知识和技能；•参加课程中的讨论和实践活动；•独立完成相关课程作业和项目；•提高自己独立思考和解决问题的能力。
课程评估该课程的评估方式包括以下因素：•期末考试占成绩的40％；•课程项目占成绩的30％；•课堂参与占成绩的20％；•平时作业占成绩的10％。
结论本课程旨在提供一个深入学习流体力学和空气动力学的机会，帮助学生掌握相关领域的基本知识和技能，并探索气动力学在工程领域的具体应用。
cfd气动课程设计一、教学目标本课程的教学目标旨在帮助学生掌握计算流体力学（CFD）中气动学的基本概念、原理和方法。
通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：理解流体力学的基本原理，掌握CFD的基本理论和方法，了解气动力学的应用领域。
2.技能目标：学会使用CFD软件进行气动问题的模拟和分析，具备一定的数值计算和结果分析能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生的创新意识和团队合作精神，提高学生解决实际问题的能力，培养对流体力学和CFD领域的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.流体力学基础：包括流体力学的定义、基本方程、流体的性质等。
2.计算流体力学（CFD）概述：介绍CFD的基本概念、方法和应用领域。
3.气动力学基本理论：包括动力学方程、连续性方程、能量方程等。
4.气动问题模拟和分析：学习使用CFD软件进行气动问题的模拟和分析，包括网格划分、边界条件设置、求解器设置等。
5.结果分析和应用：学习如何分析CFD模拟结果，并将结果应用于实际问题的解决。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握流体力学和CFD的基本原理和方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解气动力学的应用领域和解决实际问题的能力。
3.实验法：通过实验操作，使学生掌握CFD软件的使用和气动问题的模拟分析。
4.讨论法：通过小组讨论和课堂讨论，培养学生的团队合作精神和创新意识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将使用以下教学资源：1.教材：选用《计算流体力学导论》作为主要教材，辅助以相关参考书籍。
2.多媒体资料：提供相关的教学PPT、视频等资料，以丰富学生的学习体验。
3.实验设备：配置高性能计算机和CFD软件，供学生进行气动问题的模拟和分析。
4.在线资源：提供在线学习平台和相关论坛，方便学生交流和获取更多学习资源。
汽车设计课程设计指导书一、课程名称：汽车设计二、课程简介：本课程旨在帮助学生掌握汽车设计的基本理论和技能，培养学生的创新能力和设计思维，使其成为具有汽车设计能力的专业人才。
课程内容包括：汽车设计概论、汽车造型设计、汽车结构设计、汽车材料与工艺、汽车美学与人机工程学等方面的知识。
三、教学目标：1. 培养学生对汽车设计的兴趣和热情，激发其创新潜力；2. 帮助学生建立汽车设计的基本理论知识体系；3. 培养学生的审美能力和设计思维，使其具备汽车设计的实际操作能力；4. 培养学生的团队合作精神和交流能力，逐步形成汽车设计领域的专业素养。
四、教学内容与教学方法：1. 汽车设计概论：介绍汽车设计的基本概念、发展历程和相关理论；教学方法：理论讲授、案例分析2. 汽车造型设计：包括汽车外观设计和内饰设计；教学方法：实例剖析、设计实践3. 汽车结构设计：介绍汽车各部件的功能和工作原理，以及结构设计的基本原则；教学方法：理论讲解、实例分析4. 汽车材料与工艺：介绍汽车所用材料的特性和应用，以及相关加工工艺；教学方法：知识讲解、实地考察5. 汽车美学与人机工程学：讲解汽车设计中的审美标准和人机交互原理；教学方法：案例分析、讨论交流五、教学评价与考核方法：1. 平时表现：包括课堂表现、作业完成情况等；2. 设计作品：学生完成的汽车设计作品，包括手绘设计图、三维模型等；3. 期末考核：结合设计作品和理论知识进行综合考核。
六、教材与参考书目：1. 主教材：《汽车设计基础》2. 参考书目：《汽车造型设计原理》，《汽车结构设计与分析》，《人机工程学导论》七、教学环节安排：1. 理论课程：每周2学时2. 实践课程：每周2学时3. 设计讨论和指导：每周1学时八、课程设计：要求学生结合所学知识，完成一份完整的汽车设计项目，包括设计报告、设计草图和三维模型。
设计项目需符合汽车设计的规范，突出个性和创新。
以上为汽车设计课程的设计指导书，希望学生在学习过程中能够认真学习相关知识，勤加练习，提高自己的汽车设计能力。
一、课程设计题目管壳式换热器的设计二、课程设计内容1．管壳式换热器的结构设计包括：管子数n，管子排列方式，管间距的确定，壳体尺寸计算，换热器封头选择，容器法兰的选择，管板尺寸确定塔盘结构，人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等等。
2. 壳体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核（1）根据设计压力初定壁厚；（2）确定管板结构、尺寸及拉脱力、温差应力；（3）计算是否安装膨胀节；（4）确定壳体的壁厚、封头的选择及壁厚，并进行强度和稳定性校核。
3. 筒体和支座水压试验应力校核4. 支座结构设计及强度校核包括：裙座体（采用裙座）、基础环、地脚螺栓5. 换热器各主要组成部分选材，参数确定。
6. 编写设计说明书一份7. 绘制2号装配图一张，Auto CAD绘3号图一张（塔设备的）。
三、设计条件气体工作压力管程：半水煤气0.75MPa壳程：变换气 0.68 MPa壳、管壁温差55℃，tt ＞ts壳程介质温度为220-400℃，管程介质温度为180-370℃。
由工艺计算求得换热面积为140m2，每组增加10 m2。
四、基本要求1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计；2.设计说明书一律采用电子版，2号图纸一律采用徒手绘制；3.各班长负责组织借用绘图仪器、图板、丁字尺；学生自备图纸、橡皮与铅笔；4.画图结束后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书统一在答辩那一天早上8：30前，由班长负责统一交到HF508。
5.根据设计说明书、图纸、平时表现及答辩综合评分。
五、设计安排六、说明书的内容1.符号说明2.前言（1）设计条件；（2）设计依据；（3）设备结构形式概述。
3.材料选择（1）选择材料的原则；（2）确定各零、部件的材质；（3）确定焊接材料。
4.绘制结构草图（1）换热器装配图（2）确定支座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；（3）标注形位尺寸。
（4）写出图纸上的技术要求、技术特性表、接管表、标题明细表等5.壳体、封头壁厚设计（1）筒体、封头及支座壁厚设计；（2）焊接接头设计；（3）压力试验验算；6.标准化零、部件选择及补强计算：（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。
计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用课程设计背景在现代工程设计与制造中，计算流体动力学（CFD）已经成为一种不可或缺的技术手段。
通过CFD软件，可以对流体在各种复杂模型中的运动行为进行模拟，进而评估不同设计方案的可行性和优化效果。
因此，掌握CFD软件原理及其应用，对于提高工程师的分析能力和解决实际问题具有重要的意义。
目的本课程设计的主要目的是：•探究CFD软件的原理和基本方法；•让学生掌握CFD软件的基本使用方法；•培养学生的分析和解决实际问题的能力；•提高学生对现代工程设计与制造技术的认识。
内容第一部分 CFD软件基础本部分主要介绍CFD软件的基础概念和原理。
1.1 什么是CFD？CFD是计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics）的缩写，指的是应用数值方法来模拟流体运动的技术。
1.2 CFD的主要应用领域CFD广泛应用于航空航天、汽车工程、能源、环境工程、化工等领域。
1.3 CFD的基本方法CFD的基本方法包括离散化方法、求解方法和后处理方法等。
1.4 CFD软件的常用功能CFD软件的常用功能包括建模、网格生成、求解、模拟结果可视化等。
第二部分 CFD软件实践本部分主要介绍Ansys Fluent CFD软件的基本使用方法，通过几个实例进行演示。
2.1 Ansys Fluent的基本概念和操作界面介绍Ansys Fluent的基本概念和主要操作界面，包括设置求解器、建立求解域、模型输入等。
2.2 翼型流场的模拟通过对翼型流场的模拟，演示如何进行网格生成和求解，以及如何对结果进行可视化和分析。
2.3 冷却水循环系统的模拟通过对冷却水循环系统的模拟，演示Ansys Fluent在实际工程设计中的应用，以及如何通过CFD技术优化设备性能。
第三部分课程总结和展望本部分主要总结本课程的学习成果，并展望CFD技术在未来的应用前景。
教学方法及考核方式本课程采用理论授课和实验操作相结合的教学方法。
CFD课程设计翼身组合体流场分析院系：航空航天工程学部专业：飞行器设计与工程班级： 24030301学号： *************姓名：摘要此次课程设计是利用ANSYS软件中的ICEM和Fluent求解器计算不同迎角下，翼身组合体的升力系数，阻力系数，力矩系数以及各个状态下的流场分布情况，机身为方截面机身，机翼为三角上单翼，翼型选择NACA4412，计算结束后，利用tecplot软件绘制Cy-α，Cy-Cx，Mz-Cy曲线，得出Cy0，最大升阻比等气动力特征参数。
关键词ICEM Fluent 翼身组合体tecplot目录第一章绪论 (1)1.1 ANSYS软件介绍 (1)1.2主要内容 (1)第二章模型的建立 (2)2.1 CATIA建立模型及导出 (8)第三章ANSYS.ICEM处理 (4)3.1 导入模型 (4)3.2 网格划分 (4)3.3 导出网格 (8)第四章Fluent计算 (9)4.1 设置参数计算 (9)4.2 计算结果 (12)第五章数据处理分析 (18)4.1气动参数曲线 (18)参考文献 (21)第一章绪论1.1 ANSYS软件介绍ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer，NASTRAN，Alogor，I－DEAS， AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
在此次的课题中，主要用到其中的ICEM及Fluent部分。
1.2 主要内容本次课程设计的主要内容就是通过CATIA建立机身和机翼的组合体模型，通过fluent解算器进行有限元分析，从而得到该组合体的一些相关的气动数据。
此次课程设计的重点在于模型的建立，通过CATIA建立基础的模型，然后导入到ANSYS.ICEM中进行模型的处理以及网格包括壳网格、体网格及附面层网格的划分。
完成之后导入到fluent解算器设置属性，相关参数等，然后进行计算不同迎角下的翼身组合体的相关气动参数及压力云图分布情况。
第二章模型的建立2.1 CATIA建立模型及导出通过CATIA建立模型，机身为方截面机身，机翼为三角上单翼，展弦比为3，翼型选取NACA4412，翼身组合体及流畅区如图所示。
其中机身2m，弦长1m，前场8m，后场16m。
图2.1 翼身组合体模型图2.2 流场区域选择文件-另存为，在保存类型里选择model，然后选择保存即可。
图2.3 导出模型第三章ANSYS.ICEM处理3.1 导入模型打开ANSYS.ICEM，设置后工作目录，然后选择file-Import Geometry，选择CATIA V4，选择保存的model文件打开，单击Apply。
然后选择Geometry下的Repair Geometry修复模型。
均为红线，没有问题。
划分Part，定义对称面、入口、出口、机翼、机身及流场边界。
图3.1 导入模型3.2 划分网格（1）壳网格划分在Mesh选项卡下，选择Global Mesh Setup，设置全局网格大小为800，点击Apply；图3.2.1 全局网格尺寸定义壳网格参数，点击Apply，如图；图3.2.2 壳网格参数定义Part的网格尺寸，其中对称面，流场边界，以及入口出口的max size 设置为1000，机身设置为20，机翼设置为10；选择Mesh下的Compute Mesh，选择生成壳网格点击Compute；图3.2.3 生成壳网格查看网格质量；发现网格生成的质量还可以，机身附近有明显的加密情况。
图3.2.4 壳网格（2）体网格及附面层网格划分设置体网格和棱柱网格参数，点击Apply；图3.2.5 体网格参数图3.2.6 棱柱网格参数在机翼后缘向后创建网格加密区；然后设置要生成附面层的Part，勾选机翼和机身的part，选择生成体网格，勾选Create Prism Layers，点击Compute 生成网格；图3.2.7 生成体网格检查对称面处棱柱网格生成情况，发现有良好的附面层生成，如图。
图3.2.8 附面层网格3.3 导出网格选择Edit Mesh，检查网格质量如图；网格质量良好，保存网格。
图3.3.1 网格质量选择Output，选择Output Solver为Fluent V6，点击Apply；选择Write Input，选择刚保存的网格打开，命名导出的文件名及文件路径，点击Done。
图3.3.2 导出网格第四章Fluent计算4.1 设置参数计算（1）定义网格打开Fluent，选择File-Read-case，选择保存的msh网格文件，打开。
在General 下，选择Scale，在Mesh Was Created In下拉列表中选择mm，点击scale，然后关闭。
选择Check，检查网格，Minimum V olume应大于1。
Solver框里的Velocity Formulation中选择Relative。
（2）定义求解模型选择Models-Viscous，双击，选择Spalart-allmaras(1 eqn)模型。
图4.1.1 求解器模型选择Materials，定义材料，默认为空气，在编辑菜单中的Density中选择Idel-gas，Viscosity栏中选择sutherland，在弹出的菜单中选择OK，点击Change/Create，然后点击Close关闭。
图4.1.2 流体材料（3）定义边界条件定义流场域材料，在zone中选择airplane，在type栏中选择fluid，及之前定义的air的fluid材料。
定义壁面，在机翼和机身的type类型中选择wall，弹出对话框点击ok默认。
定义对称面，在对称面的part的type下选择symmetry，点击OK默认。
定义远场，在入口，出口以及流场边界三个zone的type栏中均选择pressure-far-field，在弹出的对话框中，设置mach number为0.5，输入来流的方向向量的三维坐标值（改变迎角），Temperature输入300，点击OK。
图4.1.3 定义远场（4）初始化计算选择Reference Values，在Compute From下拉栏中选择入口的part，在Area 栏中输入参考面积（0.376mm2）。
选择Solution Controls，定义松弛系数，均为默认值的一半，选择Monitors，定义监视器。
显示残差曲线（默认显示），设定各个参数的收敛残差值为1e-3，点击OK；显示升力系数变化曲线，点击Create，选择Lift，勾选plot，在zone列表中选择机身和机翼，输入坐标（0，0，1），点击OK；显示阻力系数变化曲线，点击Create，选择Drag，勾选plot，同样在zone列表中选择机身和机翼，坐标输入（-1，0，0），点击OK；显示力矩系数变化曲线，点击Create，选择Moment，勾选plot，zone选择机身和机翼，Moment Center输入（-0.67，0.32，0.032），Moment Axis输入（0，1，0），点击OK。
图4.1.4 定义监视器选择Solution Initialization，点击Initialize初始化流场。
选择Run Calculation，在Number of Iterations栏中输入迭代次数，这里输入600，点击Calculate，开始计算，在大约330步左右达到收敛要求，计算结束，改变来流方向，重新计算。
记录不同来流方向下的计算结果及压力分布云图。
4.2计算结果此次计算状态为翼身组合体在理想气体中进行计算，其中，流体速度为0.5Ma，迎角有-4-18度变化范围，共十次计算，得到不同迎角下的Cy，CX，Mz以及压力云图如下：表4.2.1 气动参数表a -4 0 4 6 8 10 12 14 16 18Cl 0.144 0.451 0.704 0.833 0.951 1.069 1.186 1.295 1.393 1.477 Cx 0.003 0.004 0.017 0.031 0.046 0.062 0.078 0.093 0.106 0.116 Cm -0.037 -0.042 -0.068 -0.07 -0.08 -0.095 -0.103 -0.106 -0.107 -0.108图4.2.1 -4度压力云图图4.2.2 0度压力云图图4.2.3 4度压力云图图4.2.4 6度压力云图图4.2.5 8度压力云图图4.2.6 10度压力云图图4.2.7 12度压力云图图4.2.8 14度压力云图图4.2.9 16度压力云图图4.2.10 18度压力云图第五章数据处理分析5.1气动参数曲线通过计算结果，使用tecplot软件画出Cy-α，Cy-Cx以及Mz-Cy 曲线，如图：图5.1.1 Cy-α曲线图5.1.2 Cy-Cx曲线图5.1.3 Mz-Cy曲线通过对以上曲线分析得到参数如下表：表5.2.1 气动力特征参数表参考文献[1] 陈再新等. 《空气动力学》. 航空工业出版社2014[2] ANSYS公司. Fluent软件用户帮助. 航空工业出版社2000[3] ANSYS公司. ANSYS ICEM用户帮助. 航空工业出版社1997。
