高等流体力学是一门以研究流体运动规律为目标的学科。本课程的主要内容包括：流体力学的数学基础、流体的物理性质、流体运动学、流体动力学的基本方程、理想流体动力学、气体动力学基础、流动的稳定性问题、湍流、大气边界层流动。通过相关理论讲授，努力加深对学科中分析和研究问题的基本思想和方法的理解和掌握，分析和解决流体力学问题的水平及能力力求有长足提高。学习注重物理概念与数学方法有机结合，强调物理含义的数学表示以及数学内容的物理解释；注重思维和方法论，在引进概念介绍方法时，突出解决问题的思维方法及推理要点等，建立一个比较严密、完整的流体力学的理论体系。

本课程的具体教学目标如下：

1.掌握标量、矢量和张量的概念，熟知微分运算的符号，培养学生对流体运动场论的数学表示方法，熟练应用二阶张量进行运算。

2.掌握流体的物理性质，熟知作用在流体上的力，培养学生对流体微团进行运动分析，依据斯托克斯假设推导牛顿流体的本构方程；掌握雷诺运输公式，依据质量、动量和能量守恒原理，推导微分和积分形式下的连续方程、动量方程和能量方程。

3.掌握理想流体动力学中的欧拉运动方程、伯努利方程的积分及微分形式，探索流动稳定性问题，培养学生利用此类方程或理论处理工程实际问题的能力。

4.掌握不可压缩粘性流体的N-S方程，明确湍流的概念，掌握雷诺应力和雷诺方程的推导；掌握圆管湍流运动特性和管道阻力的计算；明确边界层的概念与分类，掌握边界层方程的推导，了解边界层的分离现象、绕过圆柱体的流动和卡门涡街的概念、以及流体的阻力和阻力系数的计算。

5.了解现代流体力学模拟技术的最新动态，了解主流计算流体力学软件，在不同工业领域的应用。

   在教学方式上，根据具体教学内容，综合运用课堂讲授和演示、课堂讨论、课堂练习、发现学习法和自学指导法，通过引入问题和启发式教学，使学生更加明确教学内容的知识体系，引导学生主动学习，激发内在学习动机，提高课堂的积极性。

结合具体教学内容，本课程所采用的教学方法说明如下：

1.流体运动学、流体力学基本方程及边界条件、流体力学的几个重要定理、粘性不可压缩流体的流动、粘性不可压缩流体的湍流运动。教学内容的理论性比较强，涉及大量的数学公式，需要学生前期掌握较深数学知识，理想流体和粘性流体的平衡方程较为复杂。在教学中采用讲授法、讨论法和自学指导法相结合，将抽象问题具体化。在讲授原理的基础上，以欧拉平衡方程和N-S方程为例，充分利用微元分析方式，推导具体的平衡方程，针对简单的物理模型，求解模型的解析解。强化学生对流体力学基本概念的认识和方程的推导能力，引导学生利用流体方程求解工程中常见问题，促进学生对该领域的理解和认识。

2.无粘性不可压缩流体的无旋运动、N-S方程的精确解、流体力学中的数值模拟。教学内容涉及理论推导和实验验证，教学时比较容易设计明确的功能目标。在教学中采用讲授法、演示法和实验练习法相结合。在讲授各章节具体理论的基础上，通过添加实验演示的方法，阐述流体力学中所涉及的力学相关实验，启发学生对流体力学的兴趣，为学生进一步研究理论知识打基础。演示实验涉及流速测量、压力测量、ANSYS案例选做等相关实验，通过演示实验，培养学生的实验意识和注意事项，为学生能独立设计实验和进行仿真模拟提供相应辅导。

   在教学方法的实际执行过程中，每个教学环节都应具有明确的目的性。同时，以上教学方法需要根据教学过程中的实际效果、学生对知识点的掌握和应用情况不断改进。教学效果不好、学生对知识点理解程度不高时，应适当调整教学方法，适当增加演示法或实验训练法，或在讲授后续教学内容时，引导学生前后联系，结合前置难点内容进行讨论，强化知识掌握。在学生对知识掌握情况较好，系统性较好、实验训练效果较好的情况下，适当提高教学内容或实验内容的难度，或增加发现学习法和自学指导法，设置具体应用问题，引导学生探索解决方案。

考核方式：开卷笔试，平时测验及作业。

成绩评定方式：笔试成绩70%，平时成绩30%。

使用教材：

张晓东，《高等工程流体力学》，北京：中国电力出版社，2019年

参考书目：

[1]张鸣远，《高等工程流体力学》，西安交通大学，2008年

[2]章梓雄，董曾南，《粘性流体力学》，清华大学出版社，2011年

[3]欧特尔等著，《普朗特流体力学基础》，朱自强，钱翼稷，李宗瑞译，科学出版社，2008年