環境流體力學

本書內容涉及流體力學的基本內容、地球物理流體力學問題、湍流與擴散等。本書比較全面而系統地介紹了大氣與海洋大尺度環境流體力學的內容，將地球物理流體力學引入到環境流體力學之內，這樣處理環境流體力學的內容與範疇在國內有一定新穎性和前瞻性。

本書較為系統地介紹了環境流體力學的基本知識。全書分為9章，第1章為流體運動的基本概念和基本方程；第2章為旋轉流體運動，主要闡述旋轉作用對地球物理流體運動的影響、水平邊界層、垂直邊界層、Rossby波與風驅洋流、準地轉方程等；第3章為簡單分層流，即不考慮旋轉作用、而只考慮層化作用下的層化流體運動問題；第4章為旋轉層化流體運動，包括旋轉、層化流體的靜力平衡狀態、運動方程的Boussinesq近似、Rossby波、斜壓不穩定性、海洋與大氣基本方程、海洋深度平均環流理論、海洋內波等；第5至第8章為與湍流有關的內容，包括流動的穩定性與湍流的發生、湍流的統計理論、二維湍流，各向同性湍流，湍流模擬--雷諾平均模擬和大渦模擬；第9章為擴散與離散。書的最後列出了重要的參考文獻。本書可作為環境科學、環境工程或其他專業的研究生課程教材或參考書，也可作為環境、海洋、大氣有關專業的科研、教學、工程技術人員的參考書。

第1章　流體運動的基本概念和基本方程

1.1　流體運動的描述方法

1.1.1　歐拉法和拉格朗日法

1.1.2　關於Hamilton算子

1.2　雷諾輸運定理

1.3　質量輸送——連續性方程

1.3.1　連續性方程（continuityeqation）

1.3.2　任意物理量的輸運

1.4　運動方程

1.4.1　流體微團運動的分解與應變速率張量

1.4.2　張量與運動流體的應力

1.4.3　本構方程的推理

1.4.4　運動方程的推理

1.5　能量方程

1.6　基本方程組的封閉問題與長適解性

1.6.1　基本方程組

1.6.2　封閉問題

1.6.3　邊界條件

1.6.4　解的存在與光滑性

1.6.5　適用性

1.7　N-S方程的精確解

1.8　渦度與渦定理

1.8.1　渦度

1.8.2　渦度傳輸方程

1.8.3　Ertel渦能量

1.8.4　環量與渦能量

1.8.5　螺旋度

1.9　不可壓縮流體的無旋流動與平面渦流

1.9.1　速度勢

1.9.2　平面流函數

1.9.3　黏性勢流

1.9.4　平面渦流

1.9.5　平面流的復勢

1.10　相似律及其應用

1.10.1　相似律

1.10.2　浮力流的Boussinesq近似

1.11　邊界層概念與邊界層方程

1.11.1　邊界層概念

1.11.2　邊界層微分方程

1.12　邊界層方程的解法

1.12.1　平板邊界層的相似解

1.12.2　平面邊界層的相似解

1.12.3　邊界層積分方程與近似解

1.13　流體的狀態方程與熱力學關係

1.14　流體的靜力穩定度、位勢温度、位勢密度

習題與思考題

第2章　旋轉流體運動

2.1　科里奧利加速度

2.2　位勢渦度與Ertel渦旋定理

2.3　地轉流與Taylor-Proundman定理

2.3.1　地轉流

2.3.2　Taylor-Proundman定理

2.3.3　泰勒實驗及其自然現象

2.4　地球物理流體運動問題

2.4.1　尺度化分析

2.4.2　旋轉球面座標系下的運動方程

2.4.3　β面近似

……

第3章　分層流

第4章　旋轉、層化流體運動

第5章　不穩定性與湍流的發生

第6章　湍流的統計理論

第7章　各向同性均勻湍流

第8章　湍流模擬

第9章　擴散與離散

參考文獻 ^[2]