船舶流体力学
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课程详情
课程评价
spContent=上海交通大学《船舶流体力学》课程,经过十多年建设,目前已入选上海高校精品课程、上海市本科重点建设课程、上海高校课程思政领航计划中的领航课程、上海交大一流本科课程和精品课程等。通过本课程的学习,不仅能掌握流体力学的理论体系,而且还可以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流动现象,有效地解决工程实际问题。 2020年,课程团队为本课程专门建设了“水波和船行波生成与演化”虚拟仿真实验项目,获评为上海市高校一流虚拟仿真实验教学课程。“水波和船行波生成与演化”虚拟仿真实验教学项目,依托上海交通大学船舶与海洋工程计算水动力学研究中心(CMHL)最新科研成果,融合波浪理论知识和虚拟现实技术,打造线上与线下贯通的开放共享虚拟实验教学平台。本轮课程包含“水波和船行波生成与演化”虚拟仿真实验单元,以加强实践训练和创新学习的目的。欢迎大家参与课程学习和讨论!
—— 课程团队
课程概述

《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:

       以流体运动控制方程,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,同时适度介绍最新的学科发展方向。课件中穿插大量相关图片、动画、虚拟仿真实验等素材,让课程内容更生动更形象,让学生更具体地理解船舶流体力学的理论和方法。同时,本轮课程更新了思考题和探索题,增加了虚拟仿真实验课程内容,学生从中可拓展创新性思维,增强学习兴趣。


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。

授课目标

本课程主要授课目标是:让学生了解流体力学知识体系;掌握与船舶与海洋工程有关的流体力学基本概念和分析方法;学会用流体力学的观点和方法观察、思考、解释和分析船舶与海洋工程复杂流动现象;在虚拟仿真实验课程等训练环节中,着重加强动手实践和创新思维能力。

课程大纲
预备知识

《高等数学》、《线性代数》、《理论力学》等数学(特别是场论与张量分析)以及力学相关基础知识。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

 

[1]《船舶与海洋工程水动力学》万德成,邹璐,刘成,王建华等,自编教材,正在出版中 

[2]《水动力学基础》 刘岳元,冯铁城,刘应中编,上海交通大学出版社,1990

[3] 《流体力学》 许维德,国防工业出版社,1989

[4] 《流体力学》(上、下册),吴望一,北京大学出版社,1982

[5] 《流体力学》(第3版,上、下册),丁祖荣,高等教育出版社,2018

[6] 《流体力学基础》(上、下册),潘文全等,机械工业出版社,1982

[7] 《流体力学》,易家训著 (章克本  张涤明等),高等教育出版社,1983

[8]  Marine Hydrodynamics, John Nicholas Newman, MIT Press, 2017

[9]  Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, Yunus A. Cengel, John M. Cimbala, McGraw-Hill, 2006

[10]   An Introduction to Fluid Dynamics, George Keith Batchelor, Cambridge University Press, 1967

[11]  Fundamentals of Fluid Mechanics, Bruce R. Munson, Donald F. Young & Ted H. Okiishi, Wiley Asia Student Edition, 2005

[12]  Fluid Mechanics, 5th Ed., Frank M. White, McGraw-Hill,2012

常见问题

Q:课程网站上的内容还是有限,在平台上的学习仍然意犹未尽或希望加深对船舶流体力学理论的理解,有什么好的建议?
A:本课程负责人为教育部长江学者、上海东方学者万德成教授,具有丰富的教学经验。他带领课程团队经过近几年的课程建设和教学实践,形成了一套行之有效的教学软硬件,基本实现了本课程教学的体系化。在此过程中,单独建设了课程资源网站(https://dcwan.sjtu.edu.cn/naocecfd/index.html),包含了课程丰富的信息:中英文课件资料、习题及答案、图片及动画资源、学习链接等等。
感兴趣的同学可以访问课程资源网站进一步的了解学习。
此外,万德成教授还建立了上海交通大学船舶与海洋工程计算水动力学研究中心(CMHL)。该中心基于船舶流体力学理论方法,针对高端海洋装备设计数值化、精细化、智能化和系统综合的需求,瞄准学术前沿,致力于船舶与海洋工程计算水动力学的先进数值方法研究,高性能计算软件的自主研发,以及高新船舶、海洋装备、深海潜器、海洋能源和空间开发利用中高效CFD数值模拟的应用研究。如果同学们对船舶流体力学工程应用感兴趣,相信可以从以下链接找到很多有价值的信息:https://dcwan.sjtu.edu.cn/Default.aspx
Q :  我没有船舶与海洋工程的专业背景,是否能从本课程的学习中有所收获?

A :  本课程虽然面向船舶与海洋工程专业,但课程内容都围绕流体力学的基本理论展开,在此基础上,突出了船舶与海洋工程专业特色。因此,只要对流体力学感兴趣的学生,都能从本课程的学习中受益,并在学习中有所启发。


Q :  课程的理论性强,担心学习有难度怎么办?

A :  流体力学的理论知识的确是比较抽象的,本课程的特点在于:以Navier-Stokes方程为主线,串联整个船舶流体力学知识体系,让学生学习时能提纲挈领,便于抓住理论要点。此外,课程中有大量的配套图片及动画素材,让课程内容更生动更形象,让学生更具体地了解和理解船舶流体力学的理论和方法;再通过具体的工程案例或例题,帮助学生更好地理解理论知识。

 

Q :  在线课程网站上的内容还是有限,在平台上的学习仍然意犹未尽或希望加深对船舶流体力学理论的理解,有什么好的建议?

A :  本课程负责人为教育部长江学者、上海东方学者特聘教授万德成教授,具有多年丰富的教学经验。他带领课程团队经过近几年的课程建设和教学实践,形成了一套行之有效的教学软硬件,基本实现了本课程教学的体系化。在此过程中,单独建设了课程资源网站:

[ https://dcwan.sjtu.edu.cn/naocecfd/index.html ]


该网站包含了课程丰富的信息:中英文课件资料、习题及答案、图片及动画资源、学习链接等等。同学们可以访问课程资源网站进一步了解学习。


此外,万德成教授担任上海交通大学船舶与海洋工程计算水动力学研究中心(CMHL)主任。CMHL研究中心,针对高端海洋装备设计数值化、精细化、智能化和系统综合的需求,瞄准学术前沿,致力于船舶与海洋工程计算水动力学的先进数值方法研究,高性能计算软件的自主研发,以及高新船舶、海洋装备、深海潜器、海洋能源和空间开发利用中高效CFD数值模拟的应用研究。如果同学们对船舶流体力学最前沿的科研方向或工程应用问题感兴趣,相信可以从以下链接找到更多有价值的参考信息:[ https://dcwan.sjtu.edu.cn ]