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流体力学——上海交通大学

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流体力学首先是许多工程学科(如航空航天工程、船舶与海洋工程、水利水电工程、环境工程等等)的基础。更为重要的是它所引入的空间观察法极大程度上拓展了人们认知世界的视角,也在很大程度上简化了物体运动和变形过程的数学描述。深入领会空间观察法的基本思想,是学好流体力学的重中之重。另一个重...

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课程大纲


第一周 流体及其物理性质

1.1 流体和力学

1.2 流体的力学模型和流体的力学定义

1.3 流体的物理性质

1.4 流体的分类及简化


第二周 流体的运动及变形

2.1 随体观察系统和局部观察系统

2.2 流体运动的数学描述

2.3 流体运动的几何描述

2.4 流体微元运动的分解


第三周 流体中的力

3.1 连续介质中力的一般性分类

3.2 表面力,压力,粘性力

3.3 流体的本构关系

3.4 其它力的归类:表面张力,电磁力,惯性力


第四周 流体运动的微分方程

4.1 质量守恒和连续性方程

4.2 牛顿运动第二定律和NS方程

4.3 流动的分类

4.4 定解条件及二维定常不可压缩平行流动的通解实例


第五周 流体运动的积分方程

5.1 控制运动体积、质点系统体积和时间静止体积,雷诺输运方程

5.2 质量守恒、动量守恒和能量守恒的积分方程

5.3 积分方程和微分方程的关系

5.4 不可压缩定常流动中的简化积分关系


第六周 运动方程的简化和工程应用

6.1 伯努利方程

6.2 流线法向方向的压力、速度分布

6.3 伯努利方程的应用:皮托管测速仪、文丘里管流量计

6.4 运动积分方程的应用


第七周 量纲分析和相似原理

7.1 物理量的量纲和无量纲化,物理量的Π数

7.2 量纲分析法和Π定理

7.3 流体运动的相似准则

7.4 工程问题的缩比物理模型试验


第八周 流体的平衡

8.1 流体平衡的条件

8.2 流体的相对平衡

8.3 静压对平面壁的合力

8.4 静压对曲面壁的合力,浮力


第九周 平面势流

9.1 无旋流动的动量守恒方程,流场的伯努利方程

9.2 速度势和流函数,势流的固壁边界条件

9.3 势流的几个基本解

9.4 圆柱绕流的势流解,升力和阻力


第十周 湍流入门

10.1 湍流的特征、统计平均及雷诺平均NS方程

10.2 普朗特混合长度模型和涡粘系数

10.3 固壁附近剪切流动的湍流分层模型

10.4 固壁粗糙度的影响


第十一周 简单管路计算

11.1 管道流动的特征物理量,沿程阻力损失和局部阻力损失

11.2 圆管层流、湍流中的速度分布和沿程阻力系数(达西摩擦因子)

11.3 管路部件的局部阻力损失

11.4 拓展的伯努利方程和简单管路计算


第十二周 边界层理论

12.1 边界层物理特征和普朗特边界层理论

12.2 半无限长平板层流边界层

12.3 边界层的卡曼动量积分方程

12.4 湍流边界层


第十三周 空气动力学基础

13.1 定常绝热可压缩流动的基本方程和完全气体状态方程,等熵流动

13.2 小扰动传播,声速和马赫数

13.3 驻正激波

13.4 LAVAL喷管中的流动


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