成信工大气流体力学教学大纲

《大气流体力学》教学大纲

一、课程性质、地位和作用大气流体力学是大气科学专业一门重要的专业基础课，属核心必修课设置本课程的目的是为该专业的学生提供必要的专业预备知识，特别是应用动力学观点研究地球流体运动问题的基本方法，为学习后续课程（如动力气象学、数值天气预报等）奠定必要的理论基础

二、课程教学对象、目的和要求该课程适用于大气科学专业全H制普通本科学生，通过本课程的学习，要求学生牢固学握以下内容描写流体运动的基本方法和物理量，流体运动方程组，不同坐标系中的大气运动方程组，尺度分析方法和方程组的简化，量纲分析方法及应用，基本的大气运动方程的变形方程教学基本要求

（1）教学方法课堂讲授+课堂提问+课后答疑（包括Email答疑）；

（2）教学手段板书及计算机投影；

（3）英语、计算机要求了解专业名词的英文称谓，能用计算机程序设计语言或数学工具软件解答计算性问题

三、课程的相关课程及其关系本课程的先修课多元微积分、常微分方程、矢量分析与场论、大学物理（主要是力学部分）、大气物理学本课程的后续课动力气象学、数值天气预报、动力气象学提高本课程与其它课程的联系与分工传统“动力气象学”中的大气运动方程组、坐标系、尺度分析与方程组简化、大气运动方程变形内容在本课程中讲授；其它传统“动力气象学”的内容仍在“动力气象学”中讲授

四、课程内容及学时分配总学时56学时第一章流体力学基础（10学时）

1.流体的物理性质和宏观模型（了解）.流体速度与加速度，Lagrange法和Euler法（掌握）.迹线和流线（掌握）.涡度、散度、环流和形变率（理解）.速度势函数和流函数（掌握）重:、难点描述流体运动的基本方法及物理量第二章流体运动方程组（8学时）

1.连续方程（掌握）.作用于流体上的力（理解）.流体运动方程及其简化形式（掌握）.能量方程（了解）.Naver-Stokes方程的简单解（掌握）重、难点流体的三大守恒定律，作用在流体上的力，Naver-Stokes方程第三章大气运动坐标系与方程组（12学时）.作用于大气上的力，惯性坐标系运动方程（掌握）.视示力，旋转坐标系运动方程（掌握）.连续方程和热力学方程（理解）.球坐标系大气方程组简介（了解）.局地直角坐标系的大气方程组（掌握）.坐标变换.P坐标系的大气方程组（理解）重、难点:作用在大气上的力，局地直角坐标系中的大气方程组坐标转换公式P坐标系中的大气方程组第四章尺度分析与方程组的简化（8学时）

1.尺度概念，大气运动的分类（了解）.大气方程组的尺度分析（掌握）.大气方程组的简化（掌握）.常见的特征无量纲数（理解）重、难点:尺度分析法及应用，大尺度大气运动的基本特征常用的特征无量纲数及物理意义第五章量纲分析与n定理（6学时）

1.相似概念与相似判据（了解）.量纲分析，n定理（掌握）.n定理的应用（掌握）重、难点量纲分析，FI定理及其应用第六章大气运动方程的变形（12学时）

1.环流定理（掌握）.涡度方程及其简化形式（掌握）.位势涡度，位涡守恒原理（掌握）.散度方程（了解）重、难点铅直涡度方程，位涡概念，绝对环流守恒、绝对涡度守恒和位涡守恒的条件及应用

五、实践环节的要求本科课程无单独的实践环节，课程重点在于理论知识的讲授

六、作业（习题）要求通过布置作业加深对基本概念的理解，练习用动力学观点分析和处理流体及大气问题的基本方法，掌握地球流体力学的基本原理和主要分析结论作业量共计55题左右，其中第一章14题，第二章7题，第三章8题，第四章9题，第五章6题，第六章11题

七、考核考试环节课堂测验+期末考试，考试形式为闭卷，AB两套试题随机抽取1套，内容涵盖教学大纲所要求的各章内容，题型以名称解释、判断是非、填空、问答、计算、证明、推导为主成绩=平时成绩（课堂考勤、作业、测验）x20%+期末考试成绩X80%试题库采用本院李国平二次开发的“大气流体力学试题库管理及试卷生成系统”教案采用自编的电子教案，其中含调用及自己开发设计的CAI课件

八、教材与主要参考书

1、教材《流体力学（修订版）》，余志豪等，气象出版社，1994《大气动力学》（上），刘式适、刘式达，北京大学出版社，1991《新编动力气象学》，李国平，气象出版社，

20062、主要参考书《流体力学》（上），吴望一，北京大学出版社，1982《FluidMechanicsoftheAtmosphere》，BrownAcademicPress1991总共56学时学分

3.5课程性质核心必修课程授课计划20——20学年第学期课程名称大气流体力学任课教师考查第一周使用班级大气科学20级班教研室主任（签字）—考试第12_周周数14周讲课56学时实验学时课外学时设计学时机动学时总共56学时学分

3.5课程性质核心必修日月次周讲课内容分章和分节的名称（实验、设计实践和科学实验名称）课堂时数课外时数教学方法备注1第一章流体力学基础12课堂讲授2§1流体的物理性质和宏观模型课堂讲授3§2流体速度与加速度，Lagrange法和Euler法课堂讲授4§3迹线和流线课堂讲授5§4涡度、散度、环流和形变率课堂讲授6§5速度势函数和流函数课堂讲授7习题课课堂讲授课堂讲授8第二章流体运动方程组10课堂讲授9§1连续方程课堂讲授10§2作用于流体上的力课堂讲授11§3流体运动方程及其简化形式课堂讲授12§4能量方程课堂讲授13§

5.Naver-Stokes方程的简单解课堂讲授14习题课课堂讲授15第二章大气运动坐标系与方程组14课堂讲授16§1作用于大气上的力，惯性坐标系运动方程课堂讲授17§2视示力，旋转坐标系运动方程课堂讲授18§3连续方程和热力学方程课堂讲授19§4球坐标系大气方程组简介课堂讲授20§5局地直角坐标系的大气方程组课堂讲授21§6坐标转换，P坐标系的大气方程组课堂讲授22§7有关科里奥利参数尸的三个近似课堂讲授23习题课课堂讲授24第四章尺度分析与方程组的简化4课堂讲授25§1尺度概念，大气运动的分类课堂讲授26§2大气方程组的尺度分析课堂讲授27§3大气方程组的简化课堂讲授28§4常见的特征无量纲参数课堂讲授29习题课课堂讲授日月次周讲课内容分章和分节的名称（实验、设计实践和科学实验名称）课堂时数课外时数教学方法备注30第五章量纲分析与口定理6课堂讲授31§1相似概念与相似判据课堂讲授32§2量纲分析，n定理课堂讲授33§3n定理的应用课堂讲授34习题课课堂讲授课堂讲授35第六章环流定理与涡度方程10课堂讲授36§1环流定理课堂讲授37§2涡度方程及其简化形式课堂讲授38§3位势涡度，位涡守恒原理课堂讲授39§4散度方程课堂讲授40习题课课堂讲授。