经典CFD编程培训课程
培训对象
希望深入理解CFD代码实现的仿真工程师、从事CFD算法开发的科研人员、需要自主开发求解器的研究生与研究人员。
培训目标
培训内容介绍
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编程环境配置：开发工具链的选择（VS Code + Python/C++）；数值计算库（NumPy、Eigen、PETSc）的安装与配置；可视化工具（Matplotlib、ParaView）的集成。
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网格数据结构的编程实现：网格的顶点、边、面、体的数据结构；结构化网格的数组存储；非结构化网格的邻接关系存储（点-点、点-面连接）；网格文件的读写（CGNS、VTK格式）。
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有限体积法的代码实现：控制体的循环遍历；面通量的计算；梯度重构（格林-高斯、最小二乘法）；限制器函数的编程。
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扩散方程的求解器编写：一维/二维热传导方程的离散；系数矩阵的组装（稀疏矩阵存储）；边界条件的代码实现（Dirichlet/Neumann）；迭代求解器的调用。
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对流扩散方程求解器：对流项的离散格式（一阶迎风、QUICK、TVD）；数值通量的计算；对流占优问题的稳定性处理；与解析解的对比验证。
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不可压缩NS方程求解器：SIMPLE算法的编程实现；动量方程与压力修正方程的交替求解；压力方程的系数矩阵组装；松弛因子的代码实现。
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可压缩NS方程求解器：密度基求解器的架构；通量分裂方法（Roe、AUSM）的编程；限制器与高阶重构；时间推进（Runge-Kutta）的实现。
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湍流模型的编程实现：零方程模型（Baldwin-Lomax）的代码；一方程模型（SA）的离散与求解；两方程模型（k-epsilon）的刚性问题处理。
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并行计算的编程基础：区域分解方法；MPI通信的基本模式；共享内存并行（OpenMP）的简单应用；并行效率的评估。
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求解器的调试与验证：常见编程错误（内存泄漏、索引错误）；数值发散的原因与调试；单元测试的编写；与商用软件/基准解的对比验证。
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后处理模块开发：VTK格式的输出编写；流场数据的插值与切片；涡量/Q准则的计算代码；自定义云图/矢量图的生成。
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综合实战项目：完整编写二维顶盖驱动方腔流（Lid-driven Cavity）求解器，包含网格生成、SIMPLE算法实现、结果后处理与验证。
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