从头观看船舶流体力学——上海交通大学
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《船舶流体力学》是船舶与海洋工程专业最重要的专业基础课程之一，几乎所有与船舶与海洋工程结构动力性能有关的后继课程，都要以它为学习基础。它主要介绍船舶流体力学的基础理论和分析方法，包括流体的基本性质、流体静力学、流体运动的描述方法、流体动力学基本控制方程、流体旋涡运动、理想流体势流...
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课程大纲
01
绪论和流体的基本特性
了解学习船舶流体力学的意义，流体力学的发展简史、研究内容和研究方法等。掌握流体的含义和基本特性；理解连续介质的概念及其在流体力学中的重要意义，重点掌握流体的粘性和牛顿内摩擦定律，学会区分理想流体和粘性流体、牛顿流体和非牛顿流体、可压缩流体和不可压缩流体；理解作用在流体上的力的分类及其对应的物理属性。
课时
绪论
1.1 流体的定义和连续介质模型
1.2 流体的基本性质
1.3 作用在流体上的力
02
流体静力学
掌握静压力的相关概念，学会静止流体对平面和曲面的作用力计算方法，以及对浮力和稳定性的分析方法。
课时
2.1 流体静力学简介
2.2 静压力的概念、特性和测量
2.3 静止流体作用在平板上的合力大小和压力中心位置
2.4 静止流体作用在曲面上的合力大小和压力中心位置
2.5 浮力和稳定性
03
流体运动学
重点掌握描述流体运动的两种方法、物质导数、迹线、流线、流管、定常和非定常运动、有旋和无旋运动等基本概念；理解速度势的概念、物理含义并掌握其计算方法。
课时
3.1 描述流体运动的两种方法
3.2 迹线和流线
3.3 流体微团的运动形式
3.4 有旋运动和无旋运动
3.5 无旋运动的速度势
04
流体动力学
理解系统和控制体的概念和区别；流体质量守恒定律和动量守恒定律的物理含义，以及相关连续方程和动量方程的推导；掌握流体运动基本控制方程的推导过程，及方程中各项的物理含义；掌握伯努利方程成立的条件以及方程中各项的物理意义；学会欧拉方程、伯努利方程、动量方程及其简单应用。
课时
4.1 流体动力学的两个研究途径及雷诺输运定理
4.2 质量守恒定律与连续方程
4.3 不可压缩平面流动的流函数
4.4 动量守恒定律与动量方程
4.5 流体运动基本控制方程
4.6 Bernoulli方程及其应用
4.7 流体运动基本方程的简单应用
05
流体旋涡运动
掌握旋涡运动的涡量场、涡线、涡管、涡丝、涡通量、旋涡强度、速度环量、点涡的基本概念；理解Stokes定理、Kelvin定理、旋涡不生不灭定理、旋涡场Helmholtz定理。
课时
5.1 涡量场的基本概念
5.2 旋涡强度、速度环量和Stokes定理
5.3 涡量场的空间特性与时间特性
5.4 旋涡形成机理
5.5 涡量动力学方程
5.6 散度场和涡量场的诱导速度计算
06
理想流体的势流理论
理解势流流动的基本控制方程和势流的线性叠加原理；掌握达朗伯佯谬的含义，有环流动的速度势、速度、压力的表达形式；正确理解流体作变速运动时附加惯性力和附加质量的概念及其计算方法。
课时
6.1 势流运动基本控制方程
6.2 势流的线性叠加原理
6.3 物体绕流的势流流动
6.4 匀速运动物体的势流流动
6.5 有环流动
6.6 非匀速运动物体的势流流动与附加质量
6.7 势流叠加的镜像法
07
水波基本理论
掌握水波问题的数学描述方法，水波的基本方程和边界条件、初始条件；线性波的特性；理解船舶兴波阻力的机理和近似求解方法。此外，结合“水波和船行波生成与演化”虚拟仿真实验，从实验中掌握水波参数的物理含义及不同参数间的关联性，理解船行波特性。
课时
7.1 水波现象和数学描述
7.2 水波问题的基本控制方程
7.3 Airy波及其特征
7.4 线性浅水波和深水波特性
7.5 线性平面行进波及波的线性叠加原理
7.6 波能及其传播
7.7 船舶兴波阻力
08
粘性流体力学基本理论
理解粘性流体流动Navier-Stokes方程的各项物理意义，及该方程在不同条件下的简化；掌握层流和湍流两种不同流态的特性和判别方法；理解物体在粘性流体中的受力特性。
课时
8.1 粘性流体流动现象和特征
8.2 粘性流动的基本控制方程
8.3 Navier-Stokes方程的近似处理
8.4 几个简单粘性流动
8.5 层流与湍流
8.6 湍流流动
8.7 物体在流体中的受力
09
边界层基本理论
理解和掌握边界层排挤厚度、动量损失厚度、平板边界层动量积分方程及其平板边界层的计算、边界层分离发生的条件。
课时
9.1 边界层的定义、描述和特征
9.2 平板层流边界层的控制方程
9.3 曲面边界层分离现象及其控制
10
相似分析
掌握流动相似的概念；因次分析法和相似准则的意义及其应用；理解自模区与自模性，并学会思考模型试验的设计原理。
课时
10.1 流动相似的概念
10.2 相似原理与相似准则
10.3 量纲分析基本概念
10.4 Rayleigh法
10.5 π定理
10.6 模型试验设计
01 绪论和流体的基本特性 
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