工程流体力学课件孔珑第四

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1、工程流体力学流体力学与热力学教研室第1章绪论目录第2章流体静力学第3章流体动力学原理第4章管流损失和水力计算第5章气体的一维定常流动第1章绪论§1.1流体力学发展史简述§1.2流体力学研究的对象和应用§1.3连续介质模型§1.4流体的主要物理性质§1.5作用在流体上的力返回目录人类对流体力学的认识最早从治水、灌溉、航行等方面开始。中国古代提水灌溉所用风车大禹治水§1.1流体力学发展简述都江堰李冰（302-235BC）§1.1流体力学发展简述§1.1流体力学发展简述发现了物体在流体中所受浮力的基本原理——阿基米德原理。Archimedes(285-212BC)欧美诸国历史上有记载的最早从事流

2、体力学现象研究的是古希腊学者阿基米德。§1.1流体力学发展简述LeonardodaVinci(1452-1519)系统地研究了物体的沉浮、孔口出流、物体的运动阻力以及管道、明渠中水流等问题。文艺复兴时期（14世纪到16世纪）之后，流体力学得到长足发展。§1.1流体力学发展简述Galileo(1564-1642)在流体静力学中应用了虚位移原理，并首先提出运动物体的阻力随着介质密度的增大和速度的提高而增大。§1.1流体力学发展简述提出了密闭流体能传递压强的原理——帕斯卡原理。B.Pascal(1623-1662)§1.1流体力学发展简述I.Newton(1642-1727)建立了牛顿内摩擦定律

3、，为粘性流体力学初步奠定了理论基础，并讨论了波浪运动等问题。§1.1流体力学发展简述D.Bernoulli(1700-1782)建立了流体位势能、压强使能和动能之间的能量转换关系——伯努利方程。§1.1流体力学发展简述从18世纪中叶工业革命开始，流体力学的研究逐渐沿着理论流体力学和应用流体力学两个方向发展。经典流体力学的奠基人，涡轮机理论的奠基人。提出连续介质模型建立连续性微分方程建立理想流体的运动微分方程提出研究流体运动的两种方法提出速度势概念L.Euler(1707-1783)§1.1流体力学发展简述J.leR.d’Alembert(1717-1783)1744年提出了达朗贝尔佯谬，即

4、在理想流体中运动的物理既没有升力也没有阻力。§1.1流体力学发展简述提出了新的流体动力学微分方程，使流体动力学的解析方法有了进一步发展。J.–L.Lagrange(1736-1813)§1.1流体力学发展简述C.-L.–M.–H.Navier(1785-1836)G.G.Stokes(1819-1905)纳维第一个提出了不可压缩粘性流体的运动微分方程组。斯托克斯又严格地到导出了不可压缩粘性流体的运动微分方程组。N-S方程§1.1流体力学发展简述19世纪末开始，针对复杂的流体力学问题，理论分析和实验研究逐渐密切结合起来。1883年用实验验证了粘性流体的两种流动状态——层流和紊流的客观存在，

5、找到了实验研究粘性流体运动规律的相似准则——雷诺数，以及判别层流和紊流的临界雷诺数。O.Reynolds(1842-1912)§1.1流体力学发展简述L.Prandtl(1875-1953)建立边界层理论，解释了阻力产生的机制针对紊流边界层，提出混合长度理论§1.1流体力学发展简述儒科夫斯基H.E.(1847-1921)找到了翼型升力和绕翼型的环流之间的关系，建立了二维升力理论的数学基础，为近代高效能飞机设计奠定了基础。§1.1流体力学发展简述提出了分析带旋涡尾流及其所产生的阻力的理论——卡门涡街提出了计算紊流粗糙管阻力系数的理论公式T.vonKarman(1881-1963)§1.1流

6、体力学发展简述主要从事物理学的基础理论中难度最大的两个方面，即爱因斯坦广义相对论引力论和流体力学中的湍流理论的研究与教学并取得出色成果。在动力、制导、气动力、结构、材料、计算机、质量控制和科技管理等领域具有丰富知识，为中国火箭导弹和航天事业的创建与发展作出了杰出的贡献。周培源（1902－1993)钱学森（1911－）§1.2流体力学研究的对象和应用1.流体力学研究的对象流体，包括气体和液体。2.流体的定义通常说能够流动的物质为流体；若按照力学术语定义，则在任何微小切力的作用下都能发生连续变形的物质称为流体。流体的特征流体只能承受压力，不能承受拉力，在即使是很小剪切力的作用下也将流动（变形）不

7、止，直到剪切力消失为止；只有在运动状体下才能承受剪切力的作用；没有固定的形状，液体的形状取决于盛装它的容器；气体则完全充满容器；流体具有可压缩性；液体可压缩性小，水受压从1个大气压增加至100个大气压时，体积仅减小0.5%；气体可压缩性大；流体具有明显的流动性。§1.2流体力学研究的对象和应用固体、液体、气体的区别状态有无固定体积能否形成自由液面是否容易被压缩液体有能否气体无否是流体呈现易流动性？固体是否§1