水动力学

课程编码：080103M05005H 英文名称：Hydrodynamics 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业普及课 主讲教师：王展等

本课程是流体力学与流固耦合学科研究生的专业选修课。通过本课程的学习，使学生了解和掌握水动力学的基本方程、线性与非线性波的基本概念、浅水波与深水波基本理论、河流与明渠的流动、溃坝问题、复杂海洋流动、空化与高速水动力学等。

高等数学、流体力学、数学物理方程

第一章 绪论与基本方程 3学时 王展
第1节 绪论
第2节 水动力学研究的科学前沿与工程应用范例
第3节 水动力学基本假设与控制方程
第二章 线性波动理论 7学时 王展
第1节 频散关系（重力波、毛细波、内波）
第2节 群速度与相速度、粒子轨迹、波能、造波
第3节 静振、沿岸波、驻波
第4节 浅水波的线性理论：阶梯地形下的海浪反射，缓坡海滩上的波浪放大
第5节 几何光学与船尾迹（Kelvin波）
第三章 浅水波 7学时 王展
第1节 非线性线水波模型（St. Venan方程组）的推导与双曲方程组的基础理论
第2节 浅水波方程在水动力学中的应用：溃坝问题与涌潮形成
第3节 Boussinesq方程与Korteweg-de Vries方程的历史沿革与孤立波理论
第4节 KdV理论在海洋动力学中的应用
第四章 深水波 7学时 王展
第1节 Stokes波、120度极限角、漂移与物质输运
第2节 波包演化动力学与三阶非线性薛定谔方程
第3节 Benjamin-Feir不稳定性与畸形波
第五章 空化与高速水动力学 15学时 王展
第1节 高速水动力学简介与主要问题
第2节 气泡与空化流动实验方法
第3节 自由边界空泡流动的理论方法
第4节 空化湍流的数值模拟方法
第5节 跨介质航行器等新概念应用介绍
第六章 期末考试 3学时 王展
第1节 期末考试

王展，中国科学院力学研究所研究员，毕业于美国威斯康星大学麦迪逊分校应用数学与流体力学专业。曾先后于伦敦大学学院和巴斯大学开展科研和教学工作。其研究方向包括大气地球物理流体力学、非线性波动理论、自由边界问题及流固耦合等。

王一伟，中国科学院力学研究所研究员，所学位委员会委员，主要研究方向包括高速水动力学、流固耦合等，曾获得中船重工科技进步二等奖等奖项。现任中国科学院青年创新促进会会员，中国科学院青年联合会委员、力学学会流体力学专委会工业流体力学组成员、Journal of Hydrodynamics 编委等职。近年来发表学术论文40 余篇。