流体力学导论（偏应用）
课程编码：080103M04007H
英文名称：Introduction to Fluid Dynamics
课时：60
学分：3.00
课程属性：专业核心课
主讲教师：姚朝晖
教学目的要求
本课程为“工程力学”专业研究生的核心课，也可作为“一般力学与力学基础”专业研究生的专业普及课。主要讲授流体力学的基本概念、基本原理和应用方法，同时介绍流体力学研究的前沿问题和发展趋势；目的是培养学生具有分析复杂流体现象和运用流体力学基本原理解决流动问题的能力，使学生具有坚实的流体力学理论基础。本课程可供力学、机械、土木、水利、能源、大气科学、物理、海洋、资源环境等学科的研究生学习。
预修课程
普通物理-力学、高等数学、场论、数学物理方法
大纲内容
第一章 绪论 5学时 姚朝晖
第1节 流体力学的研究对象
第2节 流体力学的应用和发展历史
第3节 流体力学的研究方法
第4节 流体力学中的常用数学知识
第5节 课程简介
第6节 连续介质假设
第7节 流体的性质及分类
第8节 液体的界面性质
第二章 流体运动学 8学时 姚朝晖
第1节 描述流体运动的两种方法
第2节 流场的几何描述
第3节 流体线和流体面的保持性
第4节 流体微团运动分析
第5节 有旋流场的运动学性质
第6节 无旋流场的运动学性质
第三章 流体静力学 6学时 姚朝晖
第1节 作用在流体上的力、应力张量
第2节 流体静力学基本微分方程
第3节 在有势质量力场作用下，静止液体中的压强分布
第4节 静止液体作用在任意曲面、物体上的力、力矩和合力中心
第5节 非惯性坐标系中的静止流体
第四章 流体动力学积分形式的基本方程 10学时 姚朝晖
第1节 系统和控制体
第2节 Lagrange 型基本方程
第3节 输运公式
第4节 Euler 型基本方程及应用举例
第5节 非惯性坐标系中的动量方程和动量矩方程
第6节 翼型升力原理及应用举例
第五章 流体动力学微分形式的基本方程 3学时 姚朝晖
第1节 运动流体中的应力张量
第2节 连续方程
第3节 运动方程
第4节 能量方程
第5节 流体力学微分形式基本方程组的封闭性和定解条件
第六章 理想流体动力学基础 8学时 姚朝晖
第1节 理想流体动力学的基本方程组及理想流体运动的初始条件和边界条件
第2节 伯努利定理及其应用
第3节 凯尔文定理、拉格朗日定理
第4节 旋涡保持性定理
第5节 柯西――拉格朗日定理及应用
第6节 不可压缩流场的运动学性质
第7节 不可压缩平面无旋流动的性质与求解
第七章 气体动力学基础 8学时 姚朝晖
第1节 高速空气动力学问题的基本特征
第2节 音速、马赫数
第3节 理想、常比热完全气体的定常等熵流动
第4节 变截面管道内的拟一维定常等熵流动
第5节 正激波、斜激波和脱体激波
第6节 普朗特——迈耶流动
第7节 Laval喷管内定常绝热流动
第八章 粘性流体动力学 10学时 姚朝晖
第1节 雷诺数、层流与湍流
第2节 牛顿流体的本构方程
第3节 Navier――Stokes方程和粘性流体运动的基本特征
第4节 量纲分析与流动相似理论
第5节 关于N－S方程的求解途径
第6节 圆管内的粘性不可压流体的定常层流流动
第7节 库埃特流动
第8节 极慢流动
第9节 边界层理论
第10节 湍流基本知识
第九章 期末考试 2学时 姚朝晖
第1节 期末考试
参考书
课程教师信息
姚朝晖，中国科学院大学工程科学学院教授，博士生导师，本科生“综合实验课”首席教授，研究生“微纳米流体力学”首席教授，长期从事流体力学的教学和科研工作。现为北京力学会理事，中国空气动力学学会风工程和工业空气动力学专业委员会委员，中国力学学会流体力学专业委员会微纳流动专业组组员。作为课题负责人和主要完成人获部级科技进步奖5项，国家发明专利2项。