足球比赛结果大学参议院提案 19-21
建立新的研究生证书计算流体动力学
提交者：机械工程系-工程力学
1。求婚日期：九月2020 年 20 日
2。提议联系人和部门：蔡春培ccai@mtu.edu
3。主办部门批准：2020 年 5 月 26 日
4。一般说明和特征
4.1。一般说明：9 学分的计算流体动力学研究生证书的目标 （差价合约）是：
a) 吸引对建模和建模感兴趣的工程专业学生来到足球比赛结果 分析流体动力学和传热问题以及数值模拟；b) 为寻求更新流体动力学的工程师提供紧凑的序列 和传热背景，并进入先进的概念和应用；c) 指导工程师使用最先进的技术开发 CFD 模拟的最佳实践技能 商业模拟包、方案分析方法和新方案开发；
4.2。目录说明：计算流体动力学 (CFD) 证书将为学生提供基础 这将使他们能够 1）解决实际的流体流动和传热问题 使用商业软件包； 2）进行稳定性和准确性分析 经典差价合约方案；和/或，3) 使用计算机程序实施经典 CFD 方案。 基于这些技能，学生可以探索适合他们兴趣的应用程序。 课程结合个人和团队练习来解决实际的 CFD 问题， 包括但不限于：1）问题建模； 2）网格生成； 3) 设置边界 条件； 4）仿真参数选择； 5）仿真结果分析； 6） 后处理； 7) 编写报告和演示文稿。
5。证书的理由 流体动力学和传热问题模拟在工程中无处不在 对于研究各种气体、液体或等离子体流至关重要。数值模拟 可以提供对这些问题的见解。结合可靠的 CFD 模拟 增加了研究复杂问题的效率和可靠性，其中理论 仅靠分析和实验测量是不够的。 CFD 可以减少调查 成本显着，并且可以实现无法研究的工作条件 其他方法。流体流动和传热模拟非常有帮助 并成功地研究工程问题。掌握计算流体动力学 和传热 (CFD/CHT) 需要工程师具备流体力学基础 和传热、数学建模、数值方案的正确选择、 结果的定性和定量分析、典型方案分析以及相关 编程。完成此序列将使学生具备必要的技能 在多个学科取得成功，包括但不限于工程， 数学和物理。
CFD 证书将有助于：(1) 寻求证书的专业发展 希望培养以下问题的建模和仿真技能的学生 流体流动和传热； (2) 需要流体动力学的攻读学位的学生 以及为他们的研究或学生提供传热建模和模拟技能 对这些主题的热情。
6。相关节目 我们提议的证书在要求和模拟的结合方面是独一无二的 和计划分析主题，学生不仅有基于项目的机会 培养使用现有 CFD 工具的实践经验，同时学习如何分析 并实施当前或新的差价合约方案。一些计算密集型证书 可以在线获取，下面列出了一些示例。
- 密歇根州立大学– 计算建模。 12 个学期学分。需要两门课程，重点是 商业软件包应用及计算方案分析与 实施。另外两门必须来自专注于液体的 5 门课程列表 动力学、热力学和传热。这提供了很大的灵活性。
- 波特兰州立大学– 计算机建模和仿真。 16 个季度学分（12 个学期学分）。完成 四门课程强调供应链应用、仿真架构 线性和非线性系统理论的选修课程。
- 佐治亚理工学院-计算科学与工程。总共12个学期的学分。完成 共 4 门课程。结合与研究相关的知识、技能和实践 基于计算机的自然现象模型和工程系统的集成 数学、计算机科学和工程学的原理，能够创造 重要的计算工件。
7。预计入学人数 表 1 显示了假设采用更积极的营销方法时预计的最低目标 已部署。招生上限取决于可分配的部分数量 每门课程。
表 1. 按年份估计的最低入学人数。
| 学年 |
校园内估计 最低注册人数 |
在线估计 最低注册人数 |
| 2020-2021 |
5 |
5 |
| 2021-2022 |
7 |
5 |
| 2022-2023 |
10 |
10 |
| 2023-2024 |
10 |
10 |
| 2024-2025 |
10 |
10 |
8。日程安排计划 校内部分不需要更改课程安排，而在线部分则不需要更改 可以异步实现。
9。课程 此 9 学分证书包含两门 3 学分的必修课程和一门 3 学分的必修课程 选修课。只有三个学分可以达到 4000 的水平。必修课和选修课 下面给出了包含课程描述的列表。预计学生将 与项目顾问合作选择适合他们兴趣和先决条件的课程 技能。
必修课程 - 6 学分 MEEM 5215*/4210* 计算流体工程（3 学分，秋季）MEEM 5240 工程计算流体动力学（3 学分，春季）* MEEM 5215/4210 是双重列出的课程，不能同时获得学分。如果4210 适用于证书，这是唯一允许的 4000 级学分。
选修课程 - 3 学分（选择 1）MEEM 4230 可压缩流动和气体动力学（3 cr.，弹簧）MEEM 5210 高级流体力学（3 学分，秋季）MEEM 6245 高级计算流体动力学（3 学分，春季）
10。课程说明
- MEEM 5215/4210 (*) - 计算流体工程（必需，3 学时）本课程向学生介绍用于解决流体力学的计算方法 and thermal transport problems.基于计算机的工具用于解决工程问题 涉及流体力学和热传输的问题。(*MEEM 5215/4210 是双重列出的课程，不能同时获得学分。如果 4210 适用于证书，这是唯一允许的 4000 级学分。）
- MEEM 5240 - 工程流体力学（必需，3 学时）介绍用于求解流体动力学的有限差分和有限体积方法 和传热问题。涵盖数值网格生成、湍流建模、 以及对一些选定问题的应用。
- MEEM 4230 - 可压缩流动/气体动力学（3 学时）一维气体动力学基础知识，包括喷嘴和扩散器中的流动， 正常冲击、摩擦流以及带有传热或能量释放的流动；介绍 斜向冲击。
- MEEM 5210 - 高级流体力学（3 学时）开发控制流体运动的平衡定律的控制体积形式并应用于 涉及火箭、泵、洒水器等的问题。推导和研究微分 不可压缩粘性流控制方程的形式。一些解析解 获得并让学生了解计算解决方案背后的基本原理 结合CFD软件演示。它还涵盖了质量方面 升力和阻力、层流稳定性丧失、湍流和涡流脱落。
- MEEM 6245 - 高级计算流体动力学（3 学时）基于有限差分/体积方法的高级研究生 CDF 课程。主题 从以下列表中选择：数值网格生成、湍流建模、 多相流、化学反应流、格子玻尔兹曼法、气体动力学 方案、分子动力学法、蒙特卡罗法、细胞内粒子法等
11。显示完成时间的模型时间表 最短完成时间为两个学期。典型的时间表如下所示。
| 秋季学期MEEM 5215MEEM 5210 或 MEEM 5230 | 春季学期MEEM 5240 |
12。图书馆和其他学习资源无
13。教师简历教授或能够教授相关课程的相关教师如下。
博士。杨松林 (MEEM 4230, MEEM 5240)
博士。费南多·蓬塔（MEEM 5210、MEEM 5215、MEEM 5240）/mechanical/people/faculty/ponta/
博士。阿米巴·纳里安（MEEM 5210、MEEM 5230、MEEM 5280）/mechanical/people/faculty/narain/
博士。杰弗里·S·艾伦 (MEEM 4230)/mechanical/people/faculty/allen/
博士。里昂·B·金 (MEEM 5210)/mechanical/people/faculty/king/
博士。荣哲拉/mechanical/people/faculty/ra/
博士。蔡春培 (MEEM 5210, MEEM 5240)/mechanical/people/faculty/cai/
博士。哈桑·马苏德 (MEEM 5230)
博士。萨贾德·比格姆 (MEEM 5280)/mechanical/people/faculty/bigham/
博士。阿尼特·纳伦德拉纳特（MEEM 4405，MEEM 5210）/mechanical/people/lecturers/narendranath/
14。设备无
15。计划费用 向在校学生提供此证书不会产生任何新费用。成本将 在线版本涵盖 (1) 初始在线内容和 (2) 调整 新软件版本和示例的在线内容。这些成本可以满足假设 各院系的学费回报并没有减少。
16。空间无
17。政策、法规和规则无
18。认证要求足球比赛结果获得了高等教育委员会 (HLC) 的认证 (/provost/accreditation/hlcommission/)。 拟议的证书不需要额外的认证。提议的证书 将满足 HLC 标准 3 和 4。
19。实施日期 2021 年春季
20。评估证书的研究生学习目标 (GLO) 是： 1. 能够成功 通过使用适当的商业 CFD 软件包解决工程问题。 2. 能写和 调试CFD程序来解决具体的工程问题，3.能够独立构建 一个CFD项目，进行算法分析和编程，撰写报告，并给出 评判结果并提出进一步改进建议的演示。
21。参考文献1。 HPC 员工内部。 “航空航天通过建模和仿真向前发展。”里面 HPC，2019 年 5 月 14 日。网络。 2020 年 4 月 24 日。.
部门批准：2020 年 5 月 26 日工程学院批准：2020 年 5 月 28 日
2020 年 10 月 28 日