《论绪水力学》PPT课件

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1、第一章绪论§1—1工程流体力学的任务及其发展简史§1—2连续介质假设·流体的主要物理性质§1—3作用在流体上的力§1—4工程流体力学的研究方法第一章绪论§1—1工程流体力学的任务及其发展简史一、流体力学(fluidmechanics)的定义和任务§1—1工程流体力学的任务及其发展简史研究对象研究内容研究目的牛顿力学定律质量守恒定律能量守恒定律动量守恒定律环境市政、给水排水、土木建筑、交通运输、化工机械、能源资源、水利气象研究对象为水流，且又侧重于应用的，称为水力学(hydraulics)。流体力学是力学的一个分支，是研究流体运动规律及其应用的一门学科。二、流体力学发展简史：§1—1工程

2、流体力学的任务及其发展简史1、古代水力学中国的大运河、都江堰、郑国渠和灵渠。古罗马供水管道系统等。公元1360年，元代欧阳玄著《至正河防记》一书，成为世界第一部水利工程书籍；公元前250年，希腊阿基米德(Archimedes，公元前287-前212)《论浮体》，提出了浮体原理，是第一篇阐述流体运动的文献。2、古典流体力学§1—1工程流体力学的任务及其发展简史意大利达·芬奇(LeonardedaVinci,1452-1519)《论水的流动和水的测量》。法国帕斯卡(BlaisePascal，1623-1662)通过现场测量，提出了流体静力学的基本关系式，建立了流体中压强传递的帕斯卡定律。英

3、国牛顿(IsaacNewton，1642-1727)提出了著名的牛顿三大运动定律，提出粘性流体切应力(剪应力)公式。瑞士伯努利(Danielbernoulli，1700—1782)将牛顿力学和流体物性、压强概念相结合，提出了有名的恒定不可压缩理想流体运动的能量方程——伯努利方程。2、古典流体力学§1—1工程流体力学的任务及其发展简史瑞士欧拉(LeonhardEuler，1707—1783)提出了连续介质假设；流体运动的描述方法——欧拉法和理想(无粘性)流体运动方程，应用微积分的数学分析方法来研究流体力学的问题，奠定了古典流体力学的基础，并研究理想流体无旋流动，提出了速度势概念。法国拉格

4、朗日(JosephLouisLagrange，1736—1813)表述了另一描述流体运动的方法——拉格朗日法；引进流函数的概念，获得理想流体无旋流动所应满足的动力学条件，提出求解这类流体运动的方法，进一步完善了理想流体无旋流动的基本理论。法国工程师纳维(LouisMarieHenriNavier，1785—1836)和英国斯托克斯(GeorgeGabrielStokes,1819—1903)建立了不可压缩实际(粘性)流体的运动方程——纳维-斯托克斯方程，提供了研究实际流体运动的基础。傅里叶(FourierJB)和裴克(FickAE)与牛顿切应力公式相对应，分别提出了傅里叶热传导公式和裴

5、克(第一)扩散定律，为研究流体的传热、传质问题提供了基础。3、现代流体力学§1—1工程流体力学的任务及其发展简史德国尼古拉兹(JohannNikuradse)对采用人工粗糙的管道进行了阻力系数系统的测定工作，为补充边界层理论、推导湍流的半经验公式提供了可靠的依据。1946年电子计算机出现，以计算机为工具的数值计算方法得到迅速发展，它继理论分析和实验方法之后，成为工程流体力学的第三种研究方法。英国雷诺(OsborneReynolds,1842—1912)首先阐明了相似原理，促进了理论和实验的结合。1883年，他在圆管中进行了一系列的流体流动实验，发现流体流动有两种形态，即层流和湍流(紊流

6、)，及其判别准则——特征数。英国瑞利(LordJohnWilliamRayleigh，1842—1919)首先提出了用量纲分析法求流动相似准则，这是用理论分析和实验研究相结合，来解决工程流体力学问题的重要方法，在实验研究中有着重要的意义和作用。匈牙利卡门(TheodoreVonKármán，1881—1963)用动量方程导出边界层的动量积分方程，解决壁面边界层的计算问题。§1—2连续介质假设·流体的主要物理性质§1—2连续介质假设·流体的主要物理性质1-2-1连续介质假设：一、流体微观特点：流体的微观结构和运动，在空间和时间上都是不连续的，呈现着离散性、不均匀性和随机性。流体(flui

7、d)由许多不连续(continue)的、相隔一定距离的分子(molecule)所组成，而分子则由更小的原子所组成；所有物体的分子和原子都处在永不停息的不规则运动之中，相互间经常碰撞、掺和，进行动量(momentum)、热量/能量(heat/energy)、质量的交换。§1—2连续介质假设·流体的主要物理性质§1—2连续介质假设·流体的主要物理性质1-2-1连续介质假设：一、流体微观特点：工程流体力学主要是研究流体的宏观(机械)运动。有两种研究方