流体力学吉林大学数学学院.docx
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流体力学吉林大学数学学院
流体力学专业硕士研究生培养方案
一、培养目标
系统掌握流体力学及相关学科的基础理论和专业知识，了解所研究领域的历史、现状和发展动态，了解本学科与相关学科的交叉渗透；掌握相关的研究方法与计算技术，能够在研究中熟练地使用计算机；较为熟练的掌握一门外国语；能够阅读本专业的外文资料，初步具有独立从事与本学科有关的研究工作的能力；完成具有一定科学意义的学位论文。
能在科研院所、高等院校从事相关的教学、科研或工程技术工作。
二、研究方向：
见附件一
三、学习年限及时间分配
学制为2年。
课程学习在2个学期内完成，学位论文时间不少于1年。
四、课程设置及学分要求：
见附件二
硕士生所修课程总学分不少于26学分，其中学位课（包括公共课、专业必修课）不低于16学分。
五、文献阅读
研究生在导师的指导下，从第二学期开始查阅的文献资料应在15篇以上（其中外文文献资料应在三分之一以上），并在讨论班上报告所读内容。
考核通过，获得1个必修学分。
六、开题报告
在查阅大量文献资料的基础上作选题报告，确定研究课题。
学位论文选题报告应具有一定的学术意义或工程应用价值。
首次选题未通过者，应在3个月内补作。
硕士生选题报告应在科研所（教研室）内公开组织进行。
考核通过，获得1个必修学分。
七、中期考核
研究生的学位论文工作中期考核由考核小组对研究生的论文工作进展情况、取得的阶段性成果、存在的问题、与预期目标的差距等进行检查考核。
对存在的问题，要提出解决问题的措施和要求，学位论文工作中期检查安排在每年的12月上旬进行。
八、论文工作
论文工作应与课程学习交叉进行，硕士生用于科学研究和撰写论文的累计时间一般不应少于一年。
导师要全面掌握硕士研究生的论文工作进度，根据实际需要对论文工作计划进行及时和必要的调整。
硕士论文的具体要求按学校学位管理条例规定执行。
附表一
研究方向及主要研究内容介绍
一级学科名称
力学
代码
0801
二级学科名称
流体力学
代码
080103
序号
研究方向
主要内容简介
带头人
01
计算流体力学
用离散的数值方法模拟流体力学问题，特别是用物理输运方程研究流体输运现象，建立数值模拟方法。
闫广武
02
微观流体力学
主要进行计算流体力学与实验流体力学方面的研究,包括格子Boltzmann方法、格子气方法、差分法和风洞实验技术等
施卫平
03
工程计算
应用计算力学的基本理论，采用计算机数值计算，对工程结构中的力学问题进行分析研究。
包括结构静、动力重分析，结构屈曲，结构优化，非线性振动等
吴柏生
04
05
附表二
硕士生课程设置表
类别
课程
编号
课程名称
任课
教师
教师
代码
学时
学分
开课时间
授课方式
考核方式
1
2
必
修
课
公共课
00020041
00020061
第一外国语
自然辩证法
科学社会主义理论与实践
100
40
20
3
2
1
基础理论课
31026012
连续介质力学
刘玮
103646
72
4
讲授
考试
专业课
31026023
31026033
31026043
非线性力学
计算流体力学
计算结构动力学
吴柏生
闫广武
吴柏生
104957
101870
104957
72
54
54
4
3
3
讲授
讲授
讲授
考试
考试
考试
选
修
课
31026054
31026064
31026074
31026084
近代流体力学引论
格子波尔兹曼计算方法
结构动力学有限元模型校正
板壳理论
闫广武
施卫平
吴柏生
刘玮
101870
100641
104957
103646
36
36
36
36
2
2
2
2
讲授
讲授
讲授
讲授
考试
考试
考试
考试
补
修
课
连续介质力学教学大纲
课程编号：
31026012课程名称：
连续介质力学
学时：
72 学分：
4 开课学期：
1
开课单位：
数学研究所
任课教师：
刘玮 教师职称：
副教授
教师梯队：
1、课程目的、任务及对象
由于近代连续介质力学最大特点之一是其基本方程的强烈非线性,而张量分析的方法是解决其方程推证与叙述困难的最有力的武器。
只有掌握与熟悉张量分析的方法,才能学习和研究近代连续介质力学。
张量分析系本专业硕士研究生的学位课.它为进一步学习近代连续介质力学及其分支学科打下必要的理论基础。
本课程在给出坐标变换和张量定义的基础上,系统介绍了张量代数,又在给出张量函数及其导数的定义的基础上,系统介绍了张量分析,并对在力学中有重要应用的二阶张量的特性做了系统讨论。
通过本课程学习,旨在使学生掌握张量分析的基本概念、基本方法和基本原理。
2、授课的具体内容
第一章张量的概念
§1.1引言
§1.2符号与和约定
§1.3曲线坐标
§1.4基矢量
§1.5基本度量张量
§1.6对偶基矢量、相伴度量张量
§1.7正交曲线坐标系
§1.8张量
§1.9几个重要的特殊张量
§1.10笛卡儿张量
§1.11矢量乘积的张量表示
第二章张量代数
§2.1张量的加法（减法）
§2.2对称张量、反对称张量
§2.3张量的乘法
§2.4缩并、内积
§2.5张量指标的提升和下降
§2.6商法则
§2.7张量的物量分量
第三章张量分析
§3.1基矢量的偏导数与克里斯托费尔符号
§3.2正交曲线坐标系的克里斯托费尔符号
§3.3矢量的协变导数
§3.4高阶张量的协变导数
§3.5张量方程
§3.6梯度、散度、旋度
§3.8黎曼－克里斯托费尔张量
§3.9两点张量场
3、实践性环节
讲述过程中安排适当的读书报告。
4、本课学习的基本要求
要求学生掌握张量代数、张量分析中的基本概念、基本方法和基本原理.
5、预备知识
线性代数,数学分析,弹性力学,流体力学.
6、教材及主要参考书
教材：
胡成栋,<<张量分析与连续介质力学>>,吉林大学出版社,1991
参考书目：
黄克智等,<<张量分析>>,清华大学出版社,1986
郭仲衡,<<非线性弹性理论>>,科学出版社,1980
7、教学方式及考试方式
以教师课堂讲授为主,并辅以师生共同讨论,课程结束时采用开卷形式（但要求限时独立完成）进行考试.
非线性力学学位课程教学大纲
课程编号：
31026023课程名称：
非线性力学
学时：
72学分：
4开课学期：
2
开课单位：
数学研究所
任课教师：
吴柏生 教师职称：
教授
教师梯队：
1、课程目的、任务及对象
本课程以非线性力学为研究对象,目的是使学生掌握分析单自由度和多自由度非线性振动系统定常解（周期解）和非定常解的各种研究方法、各种非线性因素对系统动态行为产生的影响和其典型的非线性现象，以及以上理论在工程中应用。
2、授课的具体内容
第一章绪论
§0.1非线性振动研究及其任务
§0.2机械系统中常见的几种非线性力
§0.3非线性振动的特点
§0.4研究非线性振动问题的方法
§0.5实际工程振动系统的建模简化
§0.6非线性振动应用问题的研究步骤
第二章非线性系统的自由振动
§1.1渐近法——三级数法
§1.2保守系统
§1.3非线性阻尼的影响
§1.4平均法
§1.5自激振动系统
§1.6定常解
§1.7等效线性化
§1.8谐波平衡法
第二章相平面法
§2.1相平面相迹
§2.2奇点分析
§2.3保守系统相迹的性质
§2.4非保守系统相迹的性质
§2.5自激振动系统相迹的性质
第三章一个自由度非线性系统的受迫振动
§3.1非共振情况的平均法
§3.2共振情况的平均法
§3.3具有分段线性的非线性系统的受迫振动分段簧间隙对系统的影响
§3.4线性非理想系统
第四章多自由度非线性系统的受迫振动
§4.1多自由度系统的受迫振动
§4.2两自由度分段线性系统
§4.3多自由度非线性系统实例
§4.4具有任意个准循环坐标非线性系统的概周期解
第五章参数激励系统
§5.1工程实例
§5.2马休方程稳定理论
§5.3马休方程的稳定边界
§5.4平均法解马休系统
§5.5非线性马休方程
第六章多尺度法
§6.1保守系统
§6.2非保守系统
§6.3受迫振动
§6.4非定常振动
§6.5参激系统
§6.6多自由度受迫振动系统
第七章非线性振动系统的摄动法——小参数法
§7.1摄动法的思想小参数
§7.2非自治系统的非共振情况
§7.3非自治系统的共振情况
§8.4自治系统
第八章弹性系统平衡路径的分岔与稳定性
§8.1几个例子
§8.2系统稳定性对具有初始缺陷的依赖关系
2、实践性环节
讲述过程中安排适当的读书报告。
3、本课学习的基本要求
掌握非线性力学的基本概念、基本方法和基本理论框架。
4、预备知识
常微分方程,振动理论,理论力学。
5、教材及主要参考书
教材：
陈予恕,<<非线性振动>>,高等教育出版社,2003；
参考书目：
A.H.Nayfeh,D.T.Mook,NonlinearOscillations,Wiley,NewYork,1979.
7、教学方式及考试方式
以教师课堂讲授为主,课程结束时采用开卷形式进行考试.
计算流体力学学位课程教学大纲
课程编号：
31026033课程名称：
计算流体力学
学时：
54 学分：
3开课学期：
1
开课单位：
数学研究所
任课教师：
闫广武 教师职称：
教授
教师梯队：
1、课程目的、任务及对象
计算流体力学是流体流动数值模拟的科学，同时也是研究流体力学的一种新方法，近年来得到了显著发展。
本课程的目的是将计算流体力学中新的理论、新方法传授给学生，并通过应用范例的讲述，使学生了解和掌握当今计算流体力学的基本理论、发展和应用状况。
2、授课的具体内容
第一章 总论
§1.1 计算流体力学的研究内容
§1.2 计算流体力学的发展概况
第二章 计算流体力学的控制方程
§2.1 欧拉方程
§2.2 N-S方程
第三章 流体力学差分方法的基本理论
§3.1 差分格式
§3.2 适定性理论
第四章 模型方程的差分方法
§4.1 守恒型方程
§4.2 耗散型方程
第五章 粘性不可压缩N-S方程的差分方法
§5.1有限差分方法
§5.2 流函数方法
§5.3 有限分析法
第六章 可压缩Euler方程的差分方法
§6.1LAGRANGE方法
§6.2 有限体积方法
§6.3 粒子法
第七章 动边界问题
§7.1 LevelSet方法
§7.2 VoF方法
第八章 高精度高分辨率方法
§8.1 TVD方法
§8.2 ENO方法
第九章 网格生成技术
3、实践性环节
讲述过程中安排适当的上机操作，使学生在实践中加深理解。
4、本课学习的基本要求
要求学生掌握计算流体力学的基本理论和基本方法，对当代新方法有所了解
5、预备知识
流体力学，计算方法，计算机程序设计。
6、教材及主要参考书
教材：
忻孝康，刘儒勋，计算流体力学，国防科技大学出版社，１９９２，长沙
参考书目：
张涵信，计算流体力学，国防工业出版社，２００３，北京
付德薰，计算流体力学，科学出版社，２００３，北京
7、教学方式及考试方式
课程结束将进行上机编程和理论考试
计算结构动力学学位课程教学大纲
课程编号：
31026043课程名称：
计算结构动力学
学时：
54学分：
3开课学期：
1
开课单位：
数学研究所
任课教师：
吴柏生 教师职称：
教授
教师梯队：
1、课程目的、任务及对象
主要讲授对称和不对称矩阵特征值计算；直接积分法和模态迭加法、稳定性分析；子结构方法；计算程序等以及在结构力学领域各类问题中的应用。
2、授课的具体内容
第一章绪论
§1.1结构的自由度
§1.2结构振动运动方程
第二章单自由度体系的自由振动
§2.1单自由度系统的自由振动
§2.2结构的固有频率、结构的阻尼
第三章单自由度体系对激励的响应
§3.1对简谐和周期激励的振动响应
§3.2强迫振动的Duhamel积分
第四章多自由度体系的振动
§4.1多自由度体系结构振型
§4.2多自由度体系对激励的振动响应
第五章连续体系的对激励的响应
§5.1连续体系的结构振型
§5.2连续体系的对激励的振动响应
第六章振动分析的数值方法
§6.1振型迭加法与直接积分法
§6.2状态空间；近似计算方法
3、实践性环节
讲述过程中安排适当的读书报告。
4、本课学习的基本要求
掌握计算结构动力学的基本概念、基本方法和基本理论框架。
5、预备知识
常微分方程,振动理论,理论力学，计算方法。
6、教材及主要参考书
教材：
R.W.Clough&J.Penzien,DynamicsofStructures,2ndedition,McGraw-Hill,1993。
参考书目：
W.Weaver,S.P.Timoshenko,D.H.Young,VibrationProblemsinEngineering,5thedition,JohnWiley&Sons,NewYork,1990
7、教学方式及考试方式
以教师课堂讲授为主,课程结束时采用开卷形式进行考试.
近代流体力学引论课程内容简介
课程编号：
31026054 课程名称：
近代流体力学引论
学时：
36 学分：
2 开课学期：
2
开课单位：
数学研究所
任课教师：
闫广武 教师职称：
教授
教师梯队:
课程简介：
包括流体力学的各分支的基本理论，如水动力学，多孔介质流体力学，化学反应流体力学，传热传质流体力学等的学习和掌握。
格子波尔兹曼计算方法课程内容简介
课程编号：
31026064课程名称：
格子波尔兹曼计算方法
学时：
36学分：
2开课学期：
2
任课教师：
施卫平教师职称：
教授
教师梯队：
课程简介：
格子波尔兹曼计算方法是一种模拟流体流动现象的计算技术。
目前它在粘性流体、多相流、多孔介质流、化学反应流动、热传导等方面得到广泛的应用。
本课程的目的是讲授格子波尔兹曼方法的基本理论和数值计算方法。
结合几个流体力学的算例，使学生了解此方法的特点。
结构动力学有限元模型校正课程内容简介
课程编号：
31026074课程名称：
结构动力学有限元模型校正
学时：
36学分：
2开课学期：
2
开课单位：
数学研究所
任课教师：
吴柏生 教师职称：
教授
教师梯队：
课程简介：
讲授结构动力学有限元模型修正的各种估计技术；使用模态数据的各种方法；使用频域数据的各种方法等。
板壳理论课程内容简介
课程编号：
31026084课程名称：
板壳理论
学时：
36 学分：
2开课学期：
2
开课单位：
数学研究所
任课教师：
刘玮 教师职称：
副教授
教师梯队：
课程简介：
掌握对板、壳矩形、环、曲梁、拱等构件的变形和振动分析的基本现象、建模、分析和计算方法等基本理论知识。
以补充研究生在本科生阶段材料力学和弹性力学学习中的不足，提高解决工程实际问题的手段和能力。
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