spContent=哈尔滨工业大学流体力学课程教学团队隶属于能源科学与工程学院,依托动力工程及工程热物理国家一级重点学科,在多年的教学和科研工作中积累了丰富的教学经验。本课程以哈尔滨工业大学高等流体力学课程的长期教学实践为基础,体系化讲述流体力学核心知识要点,以及流体动力学的基本规律和应用。
哈尔滨工业大学流体力学课程教学团队隶属于能源科学与工程学院,依托动力工程及工程热物理国家一级重点学科,在多年的教学和科研工作中积累了丰富的教学经验。本课程以哈尔滨工业大学高等流体力学课程的长期教学实践为基础,体系化讲述流体力学核心知识要点,以及流体动力学的基本规律和应用。
—— 课程团队
课程概述
本课程为动力工程及工程热物理、机械工程、力学、市政等学科的一门重要学科基础课,主要讲授流体运动学理论、流体动力学、理想流体运动特性、势流理论、粘性流体力学以及湍流的基本理论,系统地讲述流体力学的基本理论,适合相关学科的硕士、博士研究生学习,也适用于本科生提升流体力学水平的继续学习,希望大家通过本课程的学习能够更深入的了解流体力学的基本理论,为进一步从事科学研究和工程应用打下基础。
授课目标
1.正确理解流体的性质及流动现象,运用数学知识对流体力学的重要理论公式进行推导和应用,掌握流体力学问题的计算方法。
2.能够运用流体力学的理论和方法对相关学科的流动问题进行分析和计算,锻炼学生能够从复杂的自然现象和工程应用中提炼问题、分析问题和解决问题的能力。
3.能够运用流体力学的理论和方法,结合专业知识进行科学实验,并能对实验过程和结果进行正确分析,得出合理有效的结论。
课程大纲
绪论
课时目标:掌握流体主要物理性质和流体运动分析的数学方法
1.1 流体的主要物理性质
1.2 笛卡尔张量基础
流体运动学
课时目标:掌握流体运动学的基本概念和分析方法
2.1 流体运动的两种研究方法
2.2 迹线、流线和流体线
2.3 流体微元的运动分析
2.4 有旋流动的一般性质
2.5 无旋流动的一般性质
2.6 不可压无旋流动
2.7 给定速度的旋度场及散度场的流动
2.8 给定速度的散度场的无旋流动
2.9 给定速度的旋度场的不可压流动
流体动力学的基本方程
课时目标:掌握流体动力学的基本方程(积分形式和微分形式)
3.1 输运方程
3.2 流体动力学积分形式的基本方程
3.3 运动流体中的应力张量
3.4 流体动力学微分形式的基本方程
理想流体动力学基础
课时目标:掌握理想流体动力学理论及其应用
4.1 理想流体动力学的基本方程
4.2 伯努利定理及其应用
4.3 柯西-拉格朗日积分定理
4.4 凯尔文定理及拉格朗日定律
4.5 涡线及涡管强度保持性定理
4.6 压力冲量作用和速度势的动力学解释
4.7 伯耶克纳斯定理
不可压理想流体平面无旋流动
课时目标:掌握不可压缩理想流体平面势流的基本理论和应用
5.1 平面流动的流函数及其性质
5.2 不可压理想流体平面流动的流函数方程
5.3 若干简单流动的速度势和流函数及复势
5.4 圆柱绕流-均匀流、偶极子、涡的组合
粘性流体动力学基础
课时目标:掌握粘性流体动力学的基本方程以及流动稳定性的基本概念
6.1 粘性流体力学基本方程
6.2 粘性流体运动的基本性质
6.3 边界层理论基础
6.4 流动稳定性与层流到湍流的转捩
湍流理论基础
课时目标:掌握湍流的基本方程及其求解方法
7.1 湍流的基本方程
7.2 雷诺时均方程
7.3 雷诺时均方程的封闭模型
7.4 直接数值模拟与大涡数值模拟
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预备知识
参考资料
高等流体力学,刘全忠主编,哈尔滨工业大学出版社,2023年10月第2版。