流体力学 第一章 流体力学绪论

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1、第一章绪论§1-１流体力学及其任务1、流体力学的任务：研究流体的宏观平衡、宏观机械运动规律及其在工程实际中的应用的一门学科。研究对象:流体,包括液体和气体。2、流体力学定义：研究流体平衡和运动的力学规律、流体与固体之间的相互作用及其在工程技术中的应用。3、研究对象：流体（包括气体和液体）。4、特性：•流动(flow)性，流体在一个微小的剪切力作用下能够连续不断地变形，只有在外力停止作用后，变形才能停止。•液体具有自由(freesurface)表面，不能承受拉力承受剪切力（shearstress）。•气体不能承受拉力，静止时不能承受剪切力，具有明显的压缩性,不具有一定的体积，可充满整

2、个容器。流体作为物质的一种基本形态，必须遵循自然界一切物质运动的普遍，如牛顿的力学定律、质量守恒定律和能量守恒定律等。5、易流动性：处于静止状态的流体不能承受剪切力，即使在很小的剪切力的作用下也将发生连续不断的变形，直到剪切力消失为止。这也是它便于用管道进行输送，适宜于做供热、制冷等工作介质的主要原因。流体也不能承受拉力，它只能承受压力。利用蒸汽压力推动气轮机来发电，利用液压、气压传动各种机械等，都是流体抗压能力和易流动性的应用。没有固定的形状，取决于约束边界形状，不同的边界必将产生不同的流动。6、流体的连续介质模型流体微团——是使流体具有宏观特性的允许的最小体积。这样的微团，称为

3、流体质点。流体微团：宏观上足够大，微观上足够小。流体的连续介质模型为：流体是由连续分布的流体质点所组成，每一空间点都被确定的流体质点所占据，其中没有间隙，流体的任一物理量可以表达成空间坐标及时间的连续函数，而且是单值连续可微函数。7流体力学应用：航空、造船、机械、冶金、建筑、水利、化工、石油输送、环境保护、交通运输等等也都遇到不少流体力学问题。例如，结构工程：钢结构，钢混结构等。船舶结构；梁结构等要考虑风致振动以及水动力问题；海洋工程如石油钻井平台防波堤受到的外力除了风的作用力还有波浪、潮夕的作用力等，高层建筑的设计要考虑抗风能力；船闸的设计直接与水动力有关等等。二、流体力学发展简

4、史Ø公元前20世纪流体力学开端Ø18世纪是流体力学的创建阶段。Ø19世纪是流体动力学的基础理论全面发展阶段，形成了两个重要分支：粘性流体动力学和空气-气体动力学。Ø20世纪创建了空气动力学完整的科学体系，并取得了蓬勃的发展。Ø19世纪后半叶的工业革命，蒸汽机的出现和工业叶轮机的产生，使人们萌发了建造飞机的想法Ø1906年，儒可夫斯基（Joukowski）发表了著名的升力公式，奠定了二维机翼理论的基础，并提出以他的名字命名的翼型。Ø与无粘流体动力学发展的同时，粘性流体力学也得到了迅猛的发展。普朗特与1904年首先提出划时代的附面层理论，从而使流体流动的无粘流动和粘性流动科学地协调起来

5、，在数学和工程之间架起了桥梁。Ø1946年出现了第一台计算机以后，研究流体力学-空气动力学的数值计算方法蓬勃发展起来，形成了计算流体-空气动力学这门崭新的学科，并推进到一个新的阶段。ا1-2作用在流体上的力Ø1、质量力Ø质量力（）：质量↑，↑——长程力。质量力包括重力和惯性力。在流体力学中，常用单位质量力来衡量质量力的大小。、、分别代表单位质量力在直角坐标轴、、方向的分量，则　　　　　（1.4.1）　单位与加速度的单位相同，均是m/s。Ø2、表面力Ø表面力——近程力。Ø表面切向力（为摩擦力）：→切应力或摩擦应力Ø表面法向力（压力）。；→压应力简称为压强。Ø2由流体粘性所引起的内摩

6、擦力是表面切向力，平衡流体或理想流体，不存在表面切向力，只有表面法向力。Ø本次课小结：1、工程流体力学研究的是实际流体；Ø2、研究方法是将实际流体假想为理想流体；Ø3、符合牛顿内摩擦定律；Ø4、各物理性质及之间的换算关系。§1-3流体的主要物理性质一、教学目的与任务1、本章的学习目的1）使学生明确流体力学这门课的性质、任务及研究对象。2）使学生掌握流体的主要物理性质。3）初步建立起有关流体的基本概念。1、学生学完本章能够1）掌握流体的惯性、黏性、压缩性、膨胀性等主要物理性质。2）理解流体微团及质点的概念、连续介质模型及建立的条件。3）了解作用在流体上的力（质量力和表面力）。二、重点

7、、难点1、重点黏性、牛顿内摩擦定律、质量力、表面力、连续介质概念。2、难点牛顿内摩擦定律具体应用三、教学方法本章内容是学生学习流体力学这门课的基础，是流体力学的“门槛”。因此，必须联系生产及生活实际，使学生首先在思想上明确认识，对这门课产生兴趣，使学生认识到流体力学理论在生产和生活实际中的应用是无所不在的。第2次课年月日章题目第1章绪论方式课堂模块预备知识模块方法重点内容学习法单元绪论手段多媒体基本要求掌握流体的主要物理性质，弄清流体质点的概念，理解连续介质模型，知道