工程流体力学第一章 课件

《工程流体力学第一章 课件》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、工程流体力学第1章主讲教师：张岚zhanglan@hrbeu.edu.cn机电工程学院海洋智能机械研究所绪论流体静力学231流体运动学基础目录理想流体动力学基础45流体运动阻力与损失课程地位工程流体力学是一门重要的专业基础课程，它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。课程的学习将有利于数理、力学基础知识的巩固与提高，培养分析、解决实际问题的能力，为专业课程的学习打下坚实基础。数理、力学基础课程流体力学专业基础课程学科有关专业课程第1章绪论§1-1流体概述§1-2流体及连续介质假设§1-3流体的主要

2、物理性质§1-4流体的粘性§1-5作用在流体上的力本章主要阐述了流体力学的概念与发展简史；流体力学的概述与应用；流体力学课程的性质、目的、基本要求；流体力学的研究方法及流体的主要物理性质。流体的连续介质模型是流体力学的基础，在此假设的基础上引出了理想流体与实际流体、可压缩流体与不可压缩流体、牛顿流体与非牛顿流体概念。内容提要§1.1流体概述自然界物质存在的主要形态：流体与固体的区别具有流动性的物体（即能够流动的物体）。液体和气体是流体——是流体力学的研究对象固态、液态和气态固体的变形与受力的大小成正

3、比；任何一个微小的剪切力都能使流体发生连续的变形。液体与气体的区别液体的流动性小于气体；液体具有一定的体积，并取容器的形状；气体充满任何容器，而无一定体积。§1.1流体概述自然界物质存在的主要形态：流体与固体的区别具有流动性的物体（即能够流动的物体）。液体和气体是流体——是流体力学的研究对象固态、液态和气态固体的变形与受力的大小成正比；任何一个微小的剪切力都能使流体发生连续的变形。液体与气体的区别液体的流动性小于气体；液体具有一定的体积，并取容器的形状；气体充满任何容器，而无一定体积。§1.1概述指

4、具有流动性且自身不能保持一定形状的物体，如气体和液体。流体流动即流体受切应力时产生的变形流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门科学，是力学的一个重要分支。§1.1概述研究流体平衡和运动的力学规律及其在工程技术中的实际应用的一门科学，是力学的一个重要分支。流体力学主要应用生物医学航空航天海洋工程地球物理自来水汽车工厂§1.1概述1.高尔夫球的表面是光滑还是粗糙？最早的高尔夫球（皮革已龟裂）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。后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远。这个谜直到20

5、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。§1.1概述2.汽车阻力是来自前部还是后部？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CD很大，约0.8。§1.1概述2.汽车阻力是来自前部还是后部？实际上，汽车阻力主要取决于后部形成的尾流。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。50～60

6、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。目前在汽车外形设计中，流体力学性能研究已占主导地位，合理的外形使汽车具有更好的动力学性能和更低的耗油率。§1.1概述3.机翼升力来自上部还是下部？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。足球运动的香蕉球现象可以帮助

7、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，形成压力差，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下部要大。流体力学的萌芽，是自距今约2250年以前，西西里岛的希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文开始的。他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。1650年，巴斯卡提出了液体中压力传递定律。流体力学的主要发展是从牛顿时代开始的，1687年牛顿在名著《自然哲学的数学原理》中讨论了流

8、体的阻力、波浪运动等内容，使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。此后，流体力学的发展主要经历了三个阶段：§1.1.1流体力学发展历史1.萌芽期：2.发展期：奠基人是瑞士数学家伯努利(Bernoulli，D．)和他的亲密朋友欧拉(Euler，L.)。1738年，伯努利推导出了著名的伯努利方程，欧拉于1755年建立了理想流体运动微分方程，以后纳维(Navier,C.H.)和斯托克斯(Stokes，G．G．)建立了粘性流体运动微分方程。拉格朗日（Lagrange）、拉普拉