Fluid Mechanics

课程简介

基本概念 – 定义流体及其重要属性；粘度和切应力；牛顿粘性定律；牛顿流体和非牛顿流体；可压缩性和不可压缩性；冲击波简介。 流体静力学 – 流体压力；帕斯卡定律和压力高度关系；浸没表面的力和浮力；压差计；流体中无约束体的稳定性。 流体流动的一般描述及运动方程 – 流动：稳定和不稳定，均匀和非均匀，不可压缩和可压缩，层流和湍流；亚音速和超音速；冲击波；流线；连续性方程、欧拉方程、伯努利方程和动量方程；皮托管和皮托静压管、文丘里管和孔口；流体射流对静止或运动物体的力。 量纲分析 – 量纲分析原理；基本量纲；贝基姆π定理；无量纲群及其物理意义；相似性和模型试验。 守恒方程 – 涡流-斯托克斯方程和能量方程；涡流-斯托克斯方程在流体系统中的精确解：库奥特流和泊肃叶流；通过CFD软件和数值模拟模型求解涡流-斯托克斯方程的简介。 内部流动 – 管道中完全发展流动和入口段长度；达西定律；摩迪图表；管道系统中的主要（摩擦）损失和次要损失；并联和串联管道的设计。 外部流动 – 粘度和粘性应力；平板上的层流和湍流边界层；逆压梯度和流体分离的影响；平板和流线体上的流速分布和流动特性；升力、摩擦和型体阻力；边界层理论；边界层厚度；层流边界层分布；表面摩擦系数；湍流边界层分布、幂律和壁面定律。 实验：有两个2小时的实验课，典型实验包括：1. 可压缩流流动喷管；2. 潜流可视化（海勒-肖实验）；3. 气动风洞试验；4. 通用速度分布；5. 边界层实验。

学习目标

1. 教授流体力学的基本概念和知识。 2. 提供无粘性和有粘性流动、低雷诺数和高雷诺数流动、不可压缩和可压缩流动及其在机械工程中的应用的基本概念和知识。

先修要求

先修课程：AMA2112 数学II

教学模式

讲授旨在传授与流体力学相关的基础知识。习题课通过实际应用来说明基础知识的应用。实验将概念与实际应用联系起来，提供动手操作经验，正确使用设备，并通过实验结果的分析培养分析技能。作业提供搜索信息、分析流体系统和展示完成任务的机会。