工程力学专业基础课程——流体所

1.课程名称:流体力学

课程简介:

流体力学涉及热能、机械、化工、航空航天、运输和自动化等多学科领域。随着科技的迅猛发展,特别是微机电技术、国家重大科技需求如航天航空技术等方面的发展,对流体力学提出了更广泛深入的需求。

流体力学是一门经典的专业基础课程,是多个院系的专业基础课,特别是9999js金沙老品牌机械学院和9999js金沙老品牌的平台专业课程,2007年被评为“国家级精品课程”。

本课程讲授流体力学的基本概念、基本原理和基本方法,内容主要包括以下六部分:流体的物理性质、流体运动学、流体动力学基本原理、理想流体动力学、气体动力学基础、粘性流体动力学基础。通过本课程,将培养学生解决流体力学问题所需的建模、求解和分析的能力。本课程作为专业基础课,是后续课程,如空气动力学、粘性流体力学、实验流体力学、计算流体力学、传热学等的先修课,并为解决实际流动问题打下基础。


2.课程名称:计算流体力学基础

课程简介:

“计算流体力学基础”主要介绍流体力学基本方程数值解法的原理与实施。流体力学是复杂的非线性系统,能得到解析解的问题非常有限。随着计算机技术的发展,采用数值方法、通过大规模科学计算解决流体力学问题的计算流体动力学(CFD)应运而生。CFD作为一个完整的学科出现,只有大约五十年的时间,但其重要性目前完全可以和理论及实验流体力学相提并论。“更多数值计算、更少风洞实验”是新型航空航天飞行器设计的重要趋势。通过本课程的学习,同学们不仅会学到CFD的基本原理,也将初步具备编程计算的能力。

本课程以有限差分和有限体积方法为主线,系统地介绍了计算流体力学的基础知识。包括:计算流体力学的特点和意义、流体力学基本方程及其分类;发展型偏微分方程有限差分和有限体积方法的基本概念、重要性质和典型算法;贴体网格生成基础;激波的数值计算理论、可压缩流动的典型计算方法;不可压缩流动的数值计算方法初步等等内容。


3.课程名称:空气动力学

课程简介:

空气动力学是航空航天重要基础课,也是飞行器设计第一专业课。本课程包含低速空气动力学和高速空气动力学两部分。低速空气动力学包括翼型与机翼基本概念、经典势流理论与流场以及力的分析、薄翼理论、三维机翼理论以及附面层理论。高速空气动力学包括流体力学基本方程以及典型参数关系式、定常可压缩流动波系结构、小扰动理论、可压缩翼型与机翼修正理论、气动热问题。课程采用的是自编教材(吴子牛,白晨媛等,空气动力学,北航出版社,2018年),该教材自2018年出版以来,累计发行近一万册。在课程中,强调物理现象及其产生的逻辑原因,强调构造理论模型的思路,和对最终结果的合理表述,强调经典空气动力学与现代空气动力学解决问题的不同侧面和价值。对于部分内容,强调理论深度。以高亚声速问题为例,先介绍为了研究跨声速问题,需要知道产生声速局部流场对应的条件,为此需要引入高亚声速条件下确定可压缩性修正的卡门钱学森法,并给出速度图法和卡门钱学森法的详细推导过程。有关气动热问题的知识,与工程实际密切结合。课程为48学时,3学分,每年选课人数约50人。


4.课程名称:实验流体力学

课程简介:

本课程主要分为静态测量(基础流体力学实验)和动态测量(先进流体力学测量方法)两部分。首先通过力学相似及模型相似准则、量纲分析等课程内容学习流体力学实验研究的基本理论,通过学习水洞和风洞测量的一般技术及特点,了解各类流动显示方法。在流动速度及压力测量部分,将学习了解各种类型的压力测量仪表(压力计)、压力探针、风速计、空间流动参数的测量方法及测量探针等。在风洞及其实验部分学习风洞知识、测力天平的一般知识以及LabView在实验研究中的一般应用等。在动态测量部分,学习动态压力测量的基本理论、传感器基本原理、测量系统的数学模型、测量及标定方法等。并学习目前最先进的三种测量手段:热线风速仪(HWA)的基本原理、热线测量中的校准与修正、热线热膜形式及各种专门量的测量等;激光测速仪(LDV)的原理与光学布置基本模型、多普勒信号特性、频移原理及实现形式等;粒子图像测速仪(PIV)的基本原理、图像的获取和处理方式、参数设定方法等。


5.课程名称:粘性流体力学

课程简介:

本课程介绍粘性流体运动的规律,理论上讲所有流体都是有粘性的。在自然界,到处都可见到与流体运动有关的现象。包围地球的大气层是流体,地球陆地之间无垠的海洋也是流体,地球内部炙热的岩浆也是流体。小至毛细血管中血液的流动,大至宇宙中天体星云的运动,凡是有流体存在的地方,都有流体力学的问题需要研究。粘性流动与航空航天、船舶、机械、海洋、石油、化工、生物等工程科学也有着密切的关系,是这些研究领域学生的重要专业基础课。本课程分为两大部分:第1-5章讲授粘性层流运动,第6-9章讲授流动稳定性及湍流。具体内容为:第1章 基本概念,第2章 粘性流体运动的基本方程,第3章 粘性流体动力学方程的精确解,第4章 小雷诺数流动,第5章 不可压缩层流边界层,第6章湍流的产生和流动稳定性理论,第7章 湍流运动的基本方程,第8章 均匀各向同性湍流和湍流统计理论,第9章 切变湍流统计特性和湍流相干拟序结构。