| 课程号 |
00332281 |
学分 |
3 |
| 英文名称 |
Fluid Mechanics I |
| 先修课程 |
微积分（一）、微积分（二）、常微分方程、数学物理方程、理论力学 |
| 中文简介 |
物质按运动形态基本包括流体和固体两大类，流体是其中可产生流动，即可发生持续宏观变形的形态，又包括液体、气体、等离子体等，在自然界和工业技术领域广泛存在和涉及。例如，空气和水就是最常见的流体。与刚体不同，流体运动通常有无数个自由度，流动形态复杂得多，需要用场的概念加以定量刻画，控制方程是以时间和空间坐标为自变量的偏微分方程。流体力学主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状态以及以及流体和固体界壁间有相对运动时的力学相互作用和流动规律。作为力学的重要分支学科，同力学本身一样，流体力学既是一门基础科学，又是一门有广泛应用的技术科学。其应用遍及航空、航天、天体物理、地球物理、大气、海洋、水利、机械、能源、动力、化工、轻工、矿业、冶金、土木、交通、自动化、信息、农业、生物、医学、环境、体育等领域。
本课程是北京大学理论与应用力学专业本科三年级的专业必修课。主要讲授流体力学的基本概念和基本内容，使学生对这门学科有初步的定性和定量的认识，为以后的学习和工作奠定比较扎实的基础。
本课程分上、下两个学期讲授。每周3学时。秋季学期的主要内容是场论和张量初步、流体力学的基本概念、流体力学基本方程组、流体中的涡旋运动、流体静力学、伯努利积分和动量定理。 |
| 英文简介 |
This is a junior-level course designed for undergraduate students majoring in Theoretical and Applied Mechanics. It intends to cover the most fundamental concepts and principles related to qualitative and quantitative understanding of Fluid Mechanics. By attending this course, you will acquire the fundamental mathematical tools and physical insight necessary to approach realistic fluid flow problems in scientific and engineering systems and lay solid foundations for the further study of Fluid Mechanics(II) and the application of Fluid Mechanics to real engineering problems. Focus will be on the development of physical intuition for fluid motions. The subjects to be addressed are as follows: Introduction of Field Theory and Tensor Analysis; Characteristics of Fluids; Fluid Statics; Navier-Stokes Equations; Dimension Analysis; Bernoulli Equations, Vortical Motion of Fluid, etc. |
| 开课院系 |
工学院 |
| 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，严宗毅，许世雄，章克本,高等教育出版社,2000,2,7040078886 7040078893；
Fluid Mechanics影印本,F.M.White,清华大学出版社,2004,5,7302084742；
Mechanics of Fluids影印本,M.C.Potter, D.C.Wiggert,机械工业出版社,2003,3,7111119975；
流体力学（上）,吴望一 编,北京大学出版社,1,9787301001983；
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| 参考书 |
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| 教学大纲 |
基于流体力学同时具有基础学科和技术学科双重特点的认识，本课程一方面注意培养学生对流动现象的全面细致的观察描述和运算分析能力，另一方面培养学生从复杂的流动问题中分清主要矛盾和次要矛盾，提炼力学模型的辨证思维能力，通过应用实例理论联系实际地学习。根据本学科的现代发展趋势，重视理论分析、实验和数值模拟三方面技能的培养。
前言（2学时）
流体力学研究的对象，应用领域及其对自然科学发展的影响
流体力学的研究方法
本课程的内容、特点与学习方法
第一章 场论和张量初步（8学时）
1.1 场的定义及分类
1.2 场的几何表示
1.3 标量场的梯度
1.4, 1.5 矢量场的散度，高斯定理
1.6, 1.7 矢量场的旋度，斯托克斯定理
1.8 场论基本运算公式
1.9 哈密顿算子
1.10 张量表示法
1.11, 1.12 正交曲线坐标系
1.13, 1.16张量的基本概念
1.20 各向同性张量
1.14 张量的代数运算
1.19 张量的微分运算
1.16－1.18 二阶张量的性质
第二章 流体力学的基本概念（8学时）
2.2 连续介质假设
2.3 流体的性质及分类
2.4, 2.5 流体运动的描述方法
2.6—2.7 流体运动的局部分析－速度分解，变形速度张量
2.9 流体运动的分类
2.10, 2.11流体受力的局部分析－应力张量
3.4 本构方程
2.12 物质积分的随体导数，雷诺输运定理
第三章 流体力学基本方程组（8学时）
3.1 连续方程
3.2 运动方程
3.3 能量方程
3.5 状态方程，热力学补充关系式
3.6 流体力学基本方程组
3.7 定解条件, 流体力学模型，应用实例
第四章 流体的涡旋运动（6学时）
2.8, 4.1—4.3涡旋运动的描述
4.4—4.6 涡旋运动的守恒性
4.7, 4.8 涡旋的产生和扩散
4.9, 4.10 涡旋场和散度场的感生速度
第五章 流体静力学（5学时）
5.1, 5.6 流体的平衡 (含相对平衡)
5.2, 5.3 均质流体的静力学
5.4 国际标准大气
第六章 伯努利积分和动量定理 ( 9学时)
6.1 伯努利积分和拉格朗日积分
6.2 伯努利积分和拉格朗日积分的应用
6.3 动量定理, 动量矩定理及其应用
期终考试 （2学时）
教科书中不讲授的内容
1.15 张量识别定理
2.12 面积分的随体导数
3.5 麦克斯韦热力学关系式
4.10 任意横截面的柱形涡层
5.5 气状星球的平衡（全节不要）
本课程以板书讲授为主，适当采用多媒体教学手段，并指定学生观看教学电影。
平时作业0~20%，期中考试40~50%，期末考试40~50%
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| 教学评估 |
陶建军：
学年度学期：18-19-1，课程班：流体力学(上)1，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：8.33，课程得分分数段：85-90；
学年度学期：20-21-1，课程班：流体力学(上)1，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：8.64，课程得分分数段：85-90；
学年度学期：22-23-1，课程班：流体力学(上)2，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：10.0，课程得分分数段：100-105；
学年度学期：23-24-1，课程班：流体力学(上)2，课程推荐得分：0.0，教师推荐得分：8.93，课程得分分数段：90-95；
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