流体力学第1章绪论1

《流体力学第1章绪论1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、流体力学FluidMechanics教师介绍聂宇宏,博士，教授热能与动力工程教研室Address：船海楼418E-mail:nieyh@just.edu.cn第一章绪论1-2流体及其物理性质1-1课程简介及教学要求主要内容一、流体运动与流体力学二、流体力学与科学四、流体力学的研究方法三、流体力学与工程技术一、流体的定义和特征二、流体的主要物理性质三、作用在流体上的力流体力学与工程热力学、传热学一起构成了热能与动力工程专业学生的三门主要专业基础课。所有后续的专业课程，都是这三门课程的综合和实际的应用。学好这三门课程，对热能与动

2、力工程专业学生，尤为重要。流体力学主要介绍流体的性质及其运动规律。学习这些知识，可以认识流体的平衡特性，流体的流动规律，流体的流动形态，流体流动的阻力特性等。这些知识都是生产实践中非常需要的。将会在后续课程中经常用到。1-1课程简介及教学要求流体力学在工业技术中有着广泛的应用，水利工程、造船工业、航空航天、土木建筑、冶金化工中都离不开流体力学，热能与动力工程中的许多实际问题，实际上就是流体力学问题。如锅炉中的气水循环，汽轮机的工作原理，水泵、风机的工作原理等都要用到流体力学的基本原理，因此学好流体力学就为将来从事热能工程的技

3、术工作打下坚实的基础。总之，流体力学这门课非常重要，流体力学的知识今后会经常用到。大家一定要化力气扎扎实实地学好工程流体力学。一、流体运动与流体力学人类的祖先在海洋里生活了40亿年。人类在空气里也生活了700万年。虽然生活在流体环境中，人们对一些流体运动却缺乏认识，比如：1.：表面光滑还是粗糙？高尔夫球2.：来自前部还是后部？汽车阻力3.：来自下部还是上部？机翼升力高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰。起初，人们认为表面光滑的球飞行阻力小，因此当时用皮革制球。最早的高尔夫球（皮革已龟裂）后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更

4、远。这个谜直到20世纪建立流体力学边界层理论后才解开。现在的高尔夫球表面有许多窝，在同样大小和重量下，飞行距离为光滑球的5倍。汽车阻力汽车发明于19世纪末。当时人们认为汽车高速前进时的阻力主要来自车前部对空气的撞击。因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车，阻力系数很大，约0.8。20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理，改进了汽车的尾部形状，出现了甲壳虫型，阻力系数下降至0.6。实际上，汽车阻力主要取决于后部形成的尾流。50～60年代又改进为船型，阻力系数为0.45。80年代经风洞实验系统研究后，进一步改进为鱼型，阻力系

5、数为0.3。后来又出现楔型，阻力系数为0.2。90年代以后，科研人员研制开发了气动性能更优良的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。机翼升力人们的直观印象是空气从下面冲击着鸟的翅膀，把鸟托在空中。19世纪初流体力学环流理论彻底改变了人们的传统观念。脱体涡量与机翼环量大小相等方向相反足球运动的香蕉球现象可以帮助理解环流理论：旋转的球带动空气形成环流，一侧气流加速，另一侧减速，形成压差力，使足球拐弯，称为马格努斯效应。机翼的特殊形状使它不用旋转就能产生环流，上部流速加快形成吸力，下部流速减慢形成压力。测量和计算表明上部吸力的贡献比

6、下部要大。NACA2412翼型在7.4度攻角时的压强分布人们之所以不能凭直觉来认识流体运动，是因为空气看不见摸不着水无色透明肉眼难以观察流动形态变化太快肉眼无法辨认用特殊的技术可以让流动图像显现出来：高尔夫球和汽车的阻力同尾部漩涡流有关，用圆柱绕流流场显示和数值模拟可观察尾流图像。机翼升力也与后部的漩涡有关，同样可以用流场显示技术来观察。丰富多彩的流动图案背后隐藏着复杂的力学规律，有些动物具有巧妙运用这些规律的本领。地球表面水和空气的运动是气象、水文、水利、环保、农业、航空、航海、渔业、国防等部门研究的对象。船舶海洋航空航天

7、大气环流水利枢纽石油勘探流体机械建筑桥梁仿生推进环境保护交通堵塞人体生命材料特性体育运动化工过程早在纪元前，人类研究流体运动就已经有了不少的成就。公元前2280年中国的大禹治水公元前4世纪古罗马供水系统公元前3世纪阿基米德浮力定律公元前3世纪中国四川都江堰水利工程二、流体力学与科学公元前2280年中国的大禹治水。公元前4世纪古罗马供水系统。公元前3世纪阿基米德浮力定律。阿基米德（Archimedes,287-212B.C.希腊）欧美诸国历史上有记载的最早从事流体力学现象研究的是古希腊学者阿基米德在公元前250年发表学术论文《

8、论浮体》，第一个阐明了相对密度的概念，发现了物体在流体中所受浮力的基本原理──阿基米德原理。公元前3世纪中国四川都江堰水利工程。18世纪，随着牛顿运动定理和微积分方法的建立，流体力学迈入理性研究和持续发展阶段。牛顿在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。牛顿的成就，恩格斯在《英国状况