課程資訊
課程名稱
 有限體積法於計算流體力學與熱傳學之應用
Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer 
開課學期
 109-1 
授課對象
 工學院  工程科學及海洋工程學研究所  
授課教師
 趙修武 
課號
 ESOE7035 
課程識別碼
 525EM2730 
班次
  
學分
 3.0 
全/半年
 半年 
必/選修
 選修 
上課時間
 星期二7,8,9(14:20~17:20) 
上課地點
 工科206 
備註
 本課程以英語授課。
限碩士班以上
總人數上限：20人 
Ceiba 課程網頁
 http://ceiba.ntu.edu.tw/1091ESOE7035_ 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
 核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

本課程介紹流體、流動與熱傳的基礎現象與原理。闡述數值方法的基本構成要素、性質以及其限制，並列舉不同的數值離散方法。說明有限差分法與有限體積法的基本原理以及線性聯立方程組求解方法。討論求解暫態問題的時間步進方法，並示範聶維爾史托克方程組的求解方法。介紹紊流以及可壓縮流問題的處理方法，敘述處理複雜幾何外形的網格方法與策略，並提出可增加計算效率與精度的方法。同時藉由偏微分方程組求解器與計算流體力學軟體的實作，建立學生使用有限體積法分析流體力學與熱傳學問題的能力。 

課程目標
 了解有限體積法的基本原理以及應用有限體積法於流體力學與熱傳學的問題。 
課程要求
 程式語言、數值分析、流體力學、熱傳學。 
預期每週課後學習時數
  
Office Hours
 另約時間 備註： Appointments are made via emails. 
指定閱讀
 Joel H. Ferziger and Milovan Peric, Robert L. Street, Computational Methods for Fluid Dynamics, Fourth Edition, Springer, 2020. 
參考書目
 F. Moukalled, L. Mangani, M. Darwish, The finite volume method in computational fluid dynamics: an advanced introduction with OpenFOAM, Springer, 2016.
Pradip Dutta and Suman Chakraborty, Finite-Volume Method for Numerical Simulation: Fundamentals, Ch.4 in Microfluidics and Nanofluidics Handbook: Fabrication, Implementation, and Applications, CRC press, 2012.
Randall J. LeVeque, Finite volume methods for hyperbolic problems, Cambridge University Press, 2002.
Joe E. Thompson, Z.U.A. Warsi and C. Wayne Mastin, Numerical Grid Generation: Foundations and Applications, Elsevier, 1985.
Dale Arden Anderson, John C. Tannehill, Richard H. Pletcher, Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer, Hemisphere Publishing, 1984. 
評量方式
(僅供參考)
  
No.
項目
百分比
說明
1. 
 期中作業 
40% 
  
2. 
 期末作業 
40% 
  
3. 
 習題 1 
10% 
  
4. 
 習題 2  
10% 
  
 
課程進度
週次
日期
單元主題
Week 1
 2020/9/15  Basic Concepts of Fluids, Flows and Heat Transfer 
Week 2
 2020/9/22  Introduction of Numerical Methods 
Week 3
 2020/9/29  Finite Difference Methods 
Week 4
 2020/10/6  Finite Volume Methods 
Week 5
 2020/10/13  CCM+ Hand-On 
Week 6
 2020/10/20  Solution of Linear Equation Systems 
Week 7
 2020/10/27  Methods for Unsteady Problems 
Week 8
 2020/11/3  Midterm Project Presentation 
Week 9
 2020/11/10  GPU Hand-On 
Week 10
 2020/11/17  Solutions of the Navier-Stokes Equations: Part I 
Week 11
 2020/11/24  Solutions of the Navier-Stokes Equations: Part II 
Week 12
 2020/12/1  ultraMPP Hand-On 
Week 13
 2020/12/8  Complex Geometries 
Week 14
 2020/12/15  Turbulent and Compressible Flows 
Week 15
 2020/12/22  Efficiency and Accuracy Improvement 
Week 16
 2020/12/29  Visit to Engineering Software Company 
Week 17
 2021/1/5  Term Project Presentation