大纲编号：S070800XJ003 地球流体力学 Mechanics of the Earth's Fluids 课程编号：S070800XJ003 课程属性：学科基础课 学时/学分：40/2 预修课程：高等数学、普通物理、流体力学基础 教学目的和要求： 本课程为地球物理学科研究生的学科基础课，也可作为海洋科学等学科研究生的学科基 础课，同时也可为地球化学等专业研究生的专业基础课。 本课程结合大气、海洋、冰川运动、地下水和油气运移及地球动力学等实际问题，侧重 学习不可压缩粘性流动、旋转分层流体和孔隙介质流动。 通过系统学习，使学生堂握分析和解决地球流体力学问要的基本理论和方法。 内容提要： 第一章连续介质 地球流体的普遍性：连续统假设：流体运动学：形变率张量：速度场的分解：应力： Navier--Stokes方程：Boussines近似： 能量方程：涡度方程：无量纲参数：动力学相 似：边界条件 第二章粘滞流体 Poiseuille管道流：停滞流动：大Reynolds数流动，小Reynolds数流动：层流边界层： 流体静力稳定性：重力波：浅水波：双扩散对流：层流稳定性：湍流的转换：Reynolds 应力：湍流边界层：均匀各向同性理论：扩散和弥散。 第三章旋转的 Colioli力与非惯性系：地转运动：Taylor-Proudman定理：Poincare问题：位涡守恒：地 转流动：热成风，B平面：惯性行星波：斜压不稳定性：Ekmm边界层：Sverdrup输运 关系：惯性边界层：西边界流：温跃层。 第四章岩石与流体系统 孔隙度：有效应力：格架模型：边界条件：开放含 Dupuit近似：封 闭含水层压实作用：流体饱和孔隙介质中的热柱：孔隙介质中热对流：火山形状：界 面稳定性：海侵：水动力弥散：不饱和流动：两相热对流：反应渗滤不稳定性。 第五章非Newton流体 蠕变：幂率流体剪切流动：冰川形状与运动：冻土的霜后抬举：Mxwc粘弹流体：地 幔对流：融熔物质迁移：热柱的孤立波：大气-海洋冰川非线性糯合。 数材：4 大纲编号：S070800XJ003 地球流体力学 Mechanics of the Earth's Fluids 课程编号：S070800XJ003 课程属性：学科基础课 学时/学分：40/2 预修课程：高等数学、普通物理、流体力学基础 教学目的和要求： 本课程为地球物理学科研究生的学科基础课，也可作为海洋科学等学科研究生的学科基 础课，同时也可为地球化学等专业研究生的专业基 础课。 本课程结合大气、海洋、冰川运动、地下水和油气运移及地球动力学等实际问题，侧重 学习不可压缩粘性流动、旋转分层流体和孔隙 介质流动。 通过系统学习，使学生掌握分析和解决地球流体力学问题的基本理论和方法。 内容提要： 第一章 连续介质 地球流体的普遍性；连续统假设；流体运动学；形变率张量；速度场的分解；应力； Navier-Stokes 方程；Boussinesq 近似；能量方程；涡 度方程；无量纲参数；动力学相 似；边界条件。 第二章 粘滞流体 Poiseuille 管道流；停滞流动；大 Reynolds 数流动, 小 Reynolds 数流动；层流边界层； 流体静力稳定性；重力波；浅水波；双扩散对流；层流稳定性；湍流的转捩；Reynolds 应力；湍流边界层；均匀 各向同性理论；扩散和弥散。 第三章 旋转的作用 Colioli 力与非惯性系；地转运动；Taylor-Proudman 定理；Poincare 问题；位涡守恒；地 转流动；热成风, β-平面；惯性行星波；斜压不稳定性；Ekman 边界层；Sverdrup 输运 关系；惯性边界层；西边界流；温跃层。 第四章 岩石与流体系统 Darcy 定律；孔隙度；有效应力；格架模型；边界条件；开放含水层；Dupuit 近似；封 闭含水层压实作用；流体饱和孔隙介质中的热柱；孔隙介质中热对 流；火山形状；界 面稳定性；海侵；水动力弥散；不饱和流动；两相热对流；反应-渗滤不稳定性。 第五章 非 Newton 流体 蠕变；幂率流体剪切流动；冰川形状与运动；冻土的霜后抬举；Maxwell 粘弹流体；地 幔对流；融熔物质迁移；热柱的孤立波；大气-海洋-冰川非线性耦合。 教材：