课程简介
《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、理想流体势流运动、水波理论、粘性流体力学、流体边界层、流体力学相似与因次分析法等。
通过本课程的学习，学生不仅能描述流体力学的理论体系、认清流体力学新的发展方向，而且学会用流体力学的观点和方法去观察、思考和分析船舶与海洋工程中遇到的各类复杂流动问题，用流体力学方法有效地解决工程实际问题，为船舶与海洋工程、近海工程、港口工程、轮机工程、生物工程等专业课程学习奠定基础。
课程的特色和亮点主要体现在：
以 Navier-Stokes 方程为主线，串联整个船舶流体力学知识体系，注重流体力学基本概念、理论和分析方法的系统讲解，使学生不仅对流体力学的理论体系有全面了解，也能认清流体力学新的发展方向。此外，课程结合工程实际案例，让学生掌握用流体力学的观点和方法，观察、思考和分析船舶与海洋工程复杂流动问题。
此外，课程团队会在每轮课程后总结分析参与课程的学生学习情况，并持续在每轮课程开课前对课程内容或组织形式进行完善，确保为广大学习者提供与时俱进的优质学习资源和教学服务。
课程大纲
绪论和流体的基本特性
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
第一章单元测验
流体静力学
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
第二章单元测验
流体运动学
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
第三章单元测验
流体动力学
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
第四章单元测验
流体旋涡运动
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
第五章单元测验
理想流体的势流理论
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
第六章单元测验
水波基本理论
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
第七章单元测验
“水波和船行波生成与演化”虚拟仿真实验
粘性流体力学基本理论
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
第八章单元测验
边界层基本理论
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
第九章单元测验
相似分析
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
第十章单元测验
《船舶流体力学》课程复习提要
《船舶流体力学》课程复习提要
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
第一章单元测验
流体静力学
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
第二章单元测验
流体运动学
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
第三章单元测验
流体动力学
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
第四章单元测验
流体旋涡运动
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
第五章单元测验
理想流体的势流理论
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
第六章单元测验
水波基本理论
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
第七章单元测验
“水波和船行波生成与演化”虚拟仿真实验
粘性流体力学基本理论
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
第八章单元测验
边界层基本理论
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
第九章单元测验
相似分析
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
第十章单元测验
《船舶流体力学》课程复习提要
《船舶流体力学》课程复习提要