流体力学课程教学大纲（中文版）

流体力学课程教学大纲（中文版）教学目的与重点：通过课堂讲授，使学生理解《流体力学》的基本概念、理论和基本方程，掌握采用流体力学原理分析实际流动问题的方法。重点在于培养学生从实际流动问题建立抽象物理和数学模型，并进一步求解的能力。课程类型：专业基础课教学方式：讲授为主学时：64学时考核方式及成绩评定标准：平时作业20%；期中考试40%；期末考试40%先修要求、适用院系及专业：要求先修《微积分》、《数理方程》、《场论》、《复变函数》适用力学、航空、机械、热能、汽车、核能、工物和环境等专业课程内容简介：流体力学》一门应用面广泛的专业基础课，在航空、航天、能源、动力、机械、化工等领域尤为重要，它同时也是众多后续课程，如空气动力学、粘性流体力学、传热学、计算流体力学等的基础。本课程为研究生专业基础课，主要介绍《流体力学》的基本概念和观点、理论和方程，分析流体力学问题的常用方法和相关工程应用知识。培养学生对实际流体力学问题的分析、抽象建模和求解能力，为今后专业课程学习和从事相关的工程技术和科学研究打下坚实基础。课程讲述主要内容包括：流体及其物理性质、流体运动学、流体动力学基础、理想流体动力学、可压缩流体动力学和粘性流体动力学等。课程主要教学内容：第一章绪论(2学时)1.流体力学的研究对象和内容2.流体力学的发展历史3.流体力学的研究方法4.本课程主要内容5.预备知识第二章流体的物理性质(3学时)流体的连续介质模型流体的基本性质作用在流体上的体积力和表面力流体的界面现象和性质第三章流体运动学(9学时)描述流体运动的两种方法流场的几何描述流体微团运动分析流场的旋度给定流场的散度和旋度求速度场第四章流体动力学(10学时)流体动力学积分型基本方程积分型守恒方程的应用流体动力学微分型基本方程流体静力学理想流体动力学(12学时)1.理想流体运动的基本方程和初边值条件2.理想流体在势力场中运动的主要性质3.兰姆型方程和理想流体运动的几个积分4.理想不可压缩无旋流动问题的数学提法和主要性质5.理想不可压缩无旋流动速度势方程的基本解及叠加法不可压缩流体二维流动的流函数及其性质7.理想不可压缩流体平面无旋流动问题的复变函数方法第六章气体动力学基础(12学时)基本方程和基本概念完全气体等熵流动的主要性质激波理论超声速气体绕凸角流动完全气体在变截面绝热管内的准一维定常流动第七章粘性流体动力学基础(12学时)粘性流体的流动简介牛顿流体运动的基本方程及其解法粘性流体动力学的相似律不可压缩牛顿流体的圆管Poiseuille流动解析解平行平板间的库埃特流动、同心圆桶间流动Taylor-Couette流动极慢流动边界层理论湍流概述双语教学课程大纲（英文）

1.

Introduction&BasicConceptsa)

Theconceptofafluid,thefluidasacontinuumb)

Propertiesofvelocityfields:velocity&thermodynamic,flowanalysistechniquesc)

History&scopeoffluidmechanics2.

Hydrostaticsa)

Pressure&itsgradientb)

Equilibriumoffluid,hydrostaticforcesonplane&curvedsurfacesc)

Buoyancy&stabilityd)

Applicationtomanometry,pressuredistribution&measurement3.

BasicIntegralRelationsa)

Basiclawsoffluidmechanics,Reynoldstransporttheoremb)

Conservationofmass,linearmomentumequation,angularmomentumtheorem&energyequationc)

TheBernouilliequation&frictionlessflow4.

DifferentialRelationsa)

Accelerationofafluidb)

Differentialequationsofmassconservation,linearmomentum,angularmomentum&energyc)

Boundaryconditionsforbasicequationsd)

Streamfunctions&potentialfunctions,frictionlessirrotationalflow5.

DimensionalAnalysis&Similitudea)

Principleofdimensionalhomogeneity,thepi-theoremb)

Nondimensionalizationofbasicequations,modelingandpitfalls6.

ViscousFlowinDuctsa)

Reynoldsnumberregimes,laminarandturbulentflowb)

Headloss,laminarfullydevelopedpipeflowsc)

Turbulencemodeling,turbulentpipeflowsd)

3-typesofpipeflowproblems,flowinnon-circularducts,minorlossesinpipesystem7.

BoundaryLayerFlowsa)

Reynoldsnumber&geometryeffects,theconceptofboundarylayerb)

Momentumintegralestimates&boundarylayerequationc)

Theflatplateboundarylayerd)

Boundarylayerwithpressuregradient,exp.externalflows8.

InviscidIncompressibleFlowa)

Elementaryplaneflowsolutionsb)

Superpositionofplaneflowsolutionsc)

Planeflowpastclosedbodyshape,theKutta-Joukowskilifttheoremd)

Basicideaofcomputationalfluiddynamics9.

CompressibleFlowa)

Introductionofcompressibleflow,speedofsoundb)

Adiabatic&isentropicsteadyfl