工程流体力学与空气动力学理论及其应用

课程编码：180090085802P2003H 英文名称：Advanced Fluid Mechanics 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：杜娟等

本课程是动力工程和航空航天工程领域重要的专业基础课，主要讲授流体运动学、流体动力学基本方程、理想流体运动基本特性、不可压理想流体平面无旋流动、粘性流体力学基础以及湍流理论基础等，旨在帮助相关学科的硕士和博士研究生熟练掌握流体力学和空气动力学的物理概念和分析方法，正确应用流体力学和空气动力学知识。

工程流体力学、工程热力学、传热学、微积分

第一章 流体力学基本概念和方程 3学时 蒋跃文
第1节 流体力学基本概念
第2节 连续方程
第3节 动量方程
第4节 能量方程
第二章 不可压缩粘性流体力学 6学时 蒋跃文
第1节 不可压缩流动
第2节 粘性流动
第3节 量纲分析
第4节 无旋不可压流动的控制方程
第5节 绕圆柱的流动
第6节 库塔-茹科夫斯基定理和升力的产生
第三章 无粘流体力学 3学时 杜娟
第1节 无粘流体运动方程
第2节 伯努利方程和动量定理的应用
第3节 开尔文速度环量守恒和亥姆霍兹涡量定理
第四章 层流边界层理论 3学时 蒋跃文
第1节 层流边界层方程
第2节 平板边界层
第3节 边界层方程的近似解法
第五章 湍流 3学时 蒋跃文
第1节 流动的稳定性
第2节 湍流边界层
第3节 模式理论
第六章 绕翼型的不可压缩流动 9学时 蒋跃文
第1节 翼型术语
第2节 翼型参数
第3节 涡面
第4节 经典薄翼理论
第5节 有弯度翼型
第6节 气动中心
第7节 涡板块数值方法
第8节 翼型阻力
第七章 绕有限翼展机翼的不可压缩流动 9学时 蒋跃文
第1节 下洗和诱导阻力
第2节 普朗特经典升力线理论
第3节 升力面理论和涡格法
第4节 三维点源
第5节 三维偶极子
第6节 飞机的升力和阻力
第八章 激波与膨胀波 8学时 杜娟
第1节 完全气体、内能、焓、等熵关系式
第2节 声速
第3节 正激波
第4节 斜激波关系式
第5节 膨胀波
第6节 激波-膨胀波理论应用
第九章 喷管流动 6学时 杜娟
第1节 准一维流动的控制方程
第2节 喷管流动
第3节 扩压器
第4节 超声速喷管
第5节 喷管内的激波-边界层干扰
第十章 高速空气动力学线化理论 10学时 蒋跃文
第1节 速度势方程及其线化
第2节 压缩性修正方法
第3节 临界马赫数、声障、面积律和超临界机翼
第4节 线化超音速流
第5节 高超声速升力和阻力

杜娟，研究员，博士生导师，第十三届全国青联委员，国家优青项目获得者。现任数字孪生研究中心主任、中国科学院大学岗位教授。主要从事航空发动机及燃气轮机气动热力学、内流稳定性、数字孪生等方面研究。主持国家自然科学基金优青、国家“航空发动机及燃气轮机”重大专项基础研究等20余项科研项目。研究工作在ASME系列等本领域专业期刊上发表50余篇SCI文章，译著1本，授权国家/美国发明专利15/3项。以第一完成人获得省部级二等奖1项、中国工程热物理学会自然科学奖一等奖、中国科学院青年科学家、中国航空学会青年科技奖、吴仲华优秀青年学者、AFMC青年工程师、洪堡学者、中央与国家机关青年学习标兵等奖励。
蒋跃文，中国科学院工程热物理研究所研究员，博导。主要从事流体力学、空气动力学及气动弹性力学研究，2013年至2022年在牛津大学工程科学系Osney实验室罗罗UTC从事HYDRA代码的开发/验证和发动机高压涡轮叶片冷却研究。先后主持/参与多项国家基金、英国Innovate UK、SILOET II、ExCITE、iCORE、PINES和EPSRC发汗冷却重大专项等项目。研究成果已成功应用于航天某院、中国商飞、罗罗公司等型号研制，曾获得国防科技进步奖二等奖（排名第3）等多个奖项，拥有中国、英国、美国等多个专利。代表性成果发表于Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering、Journal of Fluid Mechanics、Journal of Turbomachinery等期刊。