| 课程号 |
00432249 |
学分 |
3 |
| 英文名称 |
Fluid Mechanics |
| 先修课程 |
高等数学、力学、热学为先修课程。
第一章 数学基础知识——场论（8学时）
第二章 流体力学基本概念（10学时）
第三章 流体运动的基本方程组（10学时）
第五章 流体的涡旋运动（10学时）
第四章 流体静力学（3学时）
第六章 伯努利积分及其应用（2学时）
第七章 流体波动基础（6学时）
第八章 湍流介绍（2学时）
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| 中文简介 |
大气和海洋是最常见的流体，它们的运动及其变化影响着我们人类生活与生产。流体力学正是研究此类流体宏观运动规律的基础学科，它广泛地与其他学科交融形成各一些充满生机的学科,如生物流体、计算流体、环境流体、磁流体、地球流体力学等。本课程主要讲述流体力学的基本概念、基本运动方程组、涡旋运动、流体静力学、流体波动等等。课程注重物理本质的理解，强调建立数学模型的基本思想，进而掌握流体运动的一般规律、求解方法。学员必须认真完成课后作业，熟练掌握必要的基本知识和学术思想。 |
| 英文简介 |
The atmospheric air and ocean on the Earth surface are our familiar fluids due to their flows makeing much effects on our daily life at all times. Fluid Mechanics is a scientific subject evidently exploring the law of the macroscopical motion of this kind of Newtonian fluid. The term fluid includes both gases and liquids. The methods and techniques in fluid mechanics are widely applied to deal with many problems in biofluid, environmental fluid, geophysical fluid and so on. This course is to introduce the terminology and techniques required in the study of the flows of fluids. The goal is to help students apply the universal physical principles such as conservation of mass, momentum and energy to understand the fundamental equations which govern most of the flow of fluids. The main contents are as following:
Chapter One, introduction to algebra and calculus of vectors and tensors,physical field theory (8 hours)
Chapter Two, terminology and fundamental concepts in fluid mechanics (8 hours)
Chapter Three, the fundamental equations which govern most of the flow of fluids, Navier-Stokes equations (10 hours)
Chapter Four, vortex in the fluid flow (6 hours)
Chapter Five, hydrostatic equilibrium (2 hours)
Chapter Six, flow of inviscid fluids, Bernoulli equation and its application (3 hours)
Chapter Seven, fluid waves (6 hours)
Chapter eight, turbulence (2 hours)
Non-vortex flow of incompressible inviscid fluids (TBA)
Flows of incompressible viscous fluids (TBA)
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| 开课院系 |
物理学院 |
| 通选课领域 |
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| 是否属于艺术与美育 |
否 |
| 平台课性质 |
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| 平台课类型 |
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| 授课语言 |
中文 |
| 教材 |
流体力学（上下册）,周光坰等,高教出版社,2000；
Fluid Dynamics : Theoretical and Computational Approaches,Z.U.A. Warsi,CRC Press, Boca Raton,1993；
流体力学,吴望一,北京大学出版社,1983；
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| 参考书 |
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| 教学大纲 |
本课程的学习，将使学生掌握流体力学的基本概念，尽可能结合气象学科的需要，加强关于基本理论物理实质和分析处理问题基本方法的阐述和讨论，为研究大气演变规律、海洋运动规律和气候变化等提供必备的研究方法和基本技术。
第一章 数学基础知识——场论（8学时）
1．1场的定义及其分类
1．2场的几何描述
1．3梯度
1．4矢量的散度、奥高公式
1．5矢量的旋度、斯托克斯公式
1．6场论的基本运算公式（自学）
1．7张量表示法
1．8曲线坐标系中的梯度、散度、旋度、拉普拉斯算子的表示法
1．9曲线坐标系中单位矢量对坐标的偏导数及其应用
1．10张量及其代数运算
1．11二阶张量
1．12张量的微分运算
第二章 流体力学基本概念（7学时）
2．1连续介质假设
2．2流体宏观物理性质及其分类
2．3流体运动的两种描述方法
2．4轨迹和流线
2．5流体速度分解定理：应变率张量、旋转张量
2．6涡旋运动的基本概念
2．7流体运动的分类
2．8作用在流体上的力、应力张量
2．9物质积分的随体导数
第三章 流体运动的基本方程组（7学时）
3．1运动方程概述
3．2连续性方程、两个重要公式
3．3流体运动方程
3．4能量方程
3．5本构方程、损耗函数
3．6流体运动方程组综合（Navier－Stokes方程组）
3．7定解条件
第四章 流体静力学（3学时）
4．1流体静止时的基本方程组
4．2不可压均质流体的基本方程
4．3自由面
4．4阿基米德定律、浮体的稳定性
第五章 流体的涡旋运动（6学时）
5．1涡旋的运动学特性
5．2涡量输运方程
5．3无粘流体的涡旋运动：Kelvin定理、Lagrange定理
5．4无粘斜压流体中涡旋的产生
5．5粘性流体中涡旋的扩散性
第六章 伯努利积分及其应用（2学时）
6．1伯努利积分和拉格朗日积分
6．2应用举例
第七章 不可压无粘流体的无旋运动（6学时）
7．1基本方程、定解条件
7．2速度势函数及无旋运动的性质
7．3复位势与复速度
7．4不可压无粘流体平面定常无旋运动的数学提法、流函数
7．5平面基本流动
第八章 不可压粘性流体的运动（6学时）
8．1不可压粘性流体的基本方程
8．2粘性流体运动的一般性质
8．3相似律
8．4流体边界层与湍流现象
课堂讲授
笔试
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| 教学评估 |
聂绩：
学年度学期：17-18-1，课程班：流体力学1，课程推荐得分：4.3，教师推荐得分：4.25，课程得分分数段：85-90；
学年度学期：18-19-1，课程班：流体力学1，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：7.67，课程得分分数段：80-85；
学年度学期：19-20-2，课程班：流体力学1，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：8.15，课程得分分数段：85-90；
学年度学期：20-21-2，课程班：流体力学1，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：7.31，课程得分分数段：80-85；
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