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第一章基础概念
(1)引入描述流体的宏观理论模型
(2)掌握描述流体运动的方法
(3)了解刻画流体运动的几何图像
(4)认识表征流体运动特征的3种重要的物理量 -
●1.1连续介质假说
本节主要介绍描述流体的宏观模型,即连续介质模型,实现从经典力学观点到流体力学观点的转换
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●1.2描述流体运动的两种方法
本节主要介绍描述流体运动的拉格朗日方法和欧拉方法的差别、各自的数学表达式和两种变量之间的相互转换。
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●1.3刻画流体运动的几何图像
本节主要介绍刻画流体运动的两种几何图像——流线和迹线的定义、数学方程、求法和它们的关系。
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●1.4涡度
本章主要介绍表征流体旋转程度的物理量——涡度的概念、表达式、物理含义和计算方法。
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●1.5散度
本节主要介绍散度的定义、表达式和物理含义。
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●1.6形变率
本节主要介绍形变率的分类、表达式和物理含义。
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第二章 基本方程
(1)认识流体运动所遵循的基本规律
(2)掌握流体运动的基本方程 -
●2.1连续方程
本节主要基于质量守恒定律推导流体连续方程,并介绍几种不同形式的连续方程。
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●2.2作用于流体上的力
本节主要介绍流体所受到的质量力和表面力的概念、表达式及区别。
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●2.3运动方程
本节主要基于动量守恒定律推导流体运动方程(N-S方程),并介绍各项的物理意义。
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●2.4能量方程
本节主要基于能量守恒定律推导流体能量方程。
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第三章 相似原理和量纲分析
(1)介绍实验流体力学中的相似概念和相似原理
(2)掌握方程无量纲化的方法和主要的特征无量纲数 -
●3.1量纲分析-无量纲量
本节主要介绍相似概念和相似判据、无量纲量的定义和特点。
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●3.2无量纲方程
本节主要介绍什么是无量纲方程、为何对方程进行无量纲化以及如何将方程进行无量纲化处理。
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●3.3特征无量纲数
本节主要介绍特征无量纲数的特点以及三个重要的无量纲数的定义和用途。
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第四章 涡旋动力学基础
(1)了解涡旋运动产生的原因
(2)掌握描述涡旋运动的方程及各项的物理意义 -
●4.1环流定理
本节主要通过推导证明环流定理,说明速度环流守恒的条件和变化的原因。
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●4.2涡度方程
本节推导涡度方程,介绍涡度方程各项的物理含义,说明流体涡度发生变化的原因。
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第五章 旋转流体动力学
(1)引入旋转参考系下流体运动方程和涡度方程
(2)了解旋转效应做引起的流动特征的本质变化 -
●5.1地球流体运动方程
本节引入旋转参考系,推导旋转参考系中的流体运动方程,介绍旋转流体与一般流体的不同。
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●5.2Taylor-Proudman定理
本节主要推导旋转参考系下流体的涡度方程,证明旋转流体的准两维运动特征。
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●5.3地转运动
本节主要介绍旋转流体的一种最重要的运动形式,强调旋转流体与非旋转流体的本质差别。
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第六章流体波动
(1)掌握流体波动的基本概念和表示方法
(2)了解重力波的形成原因 -
●6.1波动的概念
本节主要介绍流体波动的基本概念以及表征波动的波函数和波参数。
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●6.2重力表面波和界面波
本节以重力波为例,介绍浅水重力波和界面波的形成机制和传播速度。
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●6.3波动能量和能量的传播速度
本节主要推导波动能量的表达式,介绍群速度的概念和表达式。
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●6.4旋转产生的波动
本节主要介绍势能波动的概念和特征,推导其频散关系方程和相速度表达式。
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第七章湍流
(1)理解湍流的概念和研究方法
(2)掌握湍流平均运动方程和能量方程 -
●7.1湍流运动的特点和研究方法
本节主要介绍湍流的概念、湍流和层流的区别以及湍流的研究方法。
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●7.2湍流平均运动方程和雷诺应力
本节主要推导湍流的平均运动方程,引出湍流脉动对平均运动产生的雷诺应力。
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●7.3湍流能量方程
本节推导湍流平均运动和脉动运动的能量方程,讨论湍流运动能量变化的原因。
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第八章边界层流体力学
(1)掌握边界层的定义和主要特征
(2)了解层流边界层运动方程 -
●8.1边界层的基本概念
本节主要介绍边界层的定义和边界层的主要特征。
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●8.2层流边界层
本节主要推导了描写层流边界层流动的基本方程,得到普朗特边界层方程。