地球流体力学
地球流体力学
1万+ 人选课
更新日期:2025/06/01
开课时间2025/02/17 - 2025/06/29
课程周期19 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

  在人类生活的地球上,最常见的流体就是覆盖在整个地球上的大气以及占据地球面积70%的海洋。大气与海洋不仅是地球生命形成的重要因素,它们的运动和变化还与人类的生存发展休息相关,构成了人类活动赖以生存的地球环境。与一般流体不同,由于受到地球的影响,大气和海洋在大尺度运动上都具有了地球的固有特征:例如在地球旋转的作用下,大气的海洋的运动都发生了很多奇妙的现象,具有涡旋运动的特征;还有在地球重力场的作用下,较重的流体位于低层,较轻的流体位于高层,形成了垂直方向上的密度差。基于这些动力学上的共同特征,大气与海洋也被概括成“地球物理流体”或者“地球流体”,从20世纪70年代开始诞生了“地球流体力学”这一门新型学科,它也是大气动力学和海洋动力学的共同基础。那么,流体运动到底遵循什么样的规律?流体与固体间、流体与流体间会产生什么样的相互作用?考虑了地球影响之后,地球流体会运动形成什么样的独特特征?我们的《地球流体力学》课程将一一为您解答。

课程大纲
第一专题 基础概念
1.1 连续介质假说
1.2 描述流体运动的两种方法
1.3 刻画流体运动的几何图像
1.4 涡度
1.5 散度
1.6 形变率
第二专题 基本方程
2.1 连续方程
2.2 作用于流体上的力
2.3 运动方程
2.4 能量方程
第三专题 相似原理和量纲分析
3.1量纲分析-无量纲量
3.2无量纲方程
3.3 特征无量纲数
涡旋动力学基础
4.1 环流定理
4.2 涡度方程
旋转流体动力学
5.1 地球流体运动方程
5.2 地球流体涡度方程及Taylor-Proudman定理
5.3 地转运动
第六专题 流体波动
6.1 波动的概念
6.2 重力表面波和界面波
6.3 波动能量和能量的传播速度
6.4 势能波动
湍流
7.1湍流运动的特点和研究方法
7.2 湍流平均运动方程和雷诺应力
7.3 湍流能量方程
边界层流体力学
8.1边界层的基本概念
8.2层流边界层方程