清华大学流体力学课件第1章绪论

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1、第一章绪论∑流体能承受压力，抵抗压缩变形。∑流体（气体和液体）区别于固体的主要物理∑一般情况下流体可看成是连续介质。特性是易于流动。∑流体不能承受集中力，只能承受分布力。∑运动流体具有抵抗剪切变形的能力，这种抵∑流体的上述物理力学特性使流体力学成为宏抗体现在限制剪切变形的速率而不是大小上，观力学的一个独特分支。这就是粘滞性。EXITEXIT第一章绪论§1—1课程概述§1—1课程概述aa流体力学的学科性质流体力学的学科性质aa流体最主要的物理特性流体最主要的物理特性§1—2流体的物理性质和力学模型aa流

2、体力学的主要研究内容流体力学的主要研究内容§1—3作用在流体上的力本章小结aa与流体力学相关的工程领域和学科与流体力学相关的工程领域和学科附：流体力学课程中使用的单位制aa课程地位课程地位一些重要物理量的数值aa流体力学的研究方法流体力学的研究方法EXITEXIT一、流体力学的学科性质二、流体最主要的物理特性物质的三态物质的三态在常温常压下，物质可存在固态、液态和气态三研究对象力学问题载体流体力学种聚集状态，它们分别称为固体、液体和气体。液体和气体又合称为流体。流体与固体的区别流体与固体的区别是否易变

3、形，流体力学呈现流动性？宏观力学分支遵循三大守恒原理流体固体EXITEXIT1三、流体力学的主要研究内容液体与气体的区别液体与气体的区别易于变形、有流动性是易于变形、有流动性是1.流体在外力作用下，静止与运动的规律；液体和气体的共性，但液液体和气体的共性，但液2.流体与边界的相互作用；体和气体也有区别。体和气体也有区别。3.流动过程中动量、能量和质量的传输规律。有无固定的能否形成是否容易体积？自由表面？被压缩？固定边界：管道、容器、水工建筑物等气体无否易运动边界：飞机、船只等流体液体有能不易EXITE

4、XIT流体无处不在流体无处不在既然流体力学属于牛顿力学范畴，为什么会形成一门独既然流体力学属于牛顿力学范畴，为什么会形成一门独人类的祖先在海洋里生活了人类的祖先在海洋里生活了4040亿年亿年特的宏观力学分支？特的宏观力学分支？1牛顿牛顿EXITEXIT人类在空气里也生活了人类在空气里也生活了700700万年万年流体运动流体运动2难于认识难于认识人们之所以不能凭直觉来认识流体运动，是因为：空气看不见摸不着肉眼难以观察水无色透明流动形态变化太快肉眼无法辨认需用特殊的技术让流需用特殊的技术让流动图像显现出来

5、。动图像显现出来。EXITEXIT2用圆柱绕流流场显示观察尾流图像用圆柱绕流流场显示观察尾流图像3流体运动规流体运动规虽然生活在流体环境中，人们对一些虽然生活在流体环境中，人们对一些律的复杂性律的复杂性流体运动现象却缺乏认识，比如：流体运动现象却缺乏认识，比如：1.高尔夫球：表面光滑还是粗糙？2.汽车阻力：来自前部还是后部？3.机翼升力：来自下部还是上部？EXITEXIT丰富多彩的流动图案背后隐藏着复杂的力学规丰富多彩的流动图案背后隐藏着复杂的力学规具有高度智慧的人类为了揭开流动奥具有高度智慧的人类为

6、了揭开流动奥律，有些动物具有巧妙运用这些规律的本领。律，有些动物具有巧妙运用这些规律的本领。秘，建立了流体力学学科。秘，建立了流体力学学科。人类的进人类的进流体运流体运取精神取精神动规律动规律是非常是非常5优美的优美的4EXITEXIT四、与流体力学相关的工程领域和学科6流体力学与众多学科的关流体力学与众多学科的关联及在工程中的广泛应用联及在工程中的广泛应用流体力学能大航交土石机生空气和水是地球上广泛存在的物质，所以与流体运源气空通木油械物动关联的力学问题是很普遍的。流体力学在许多学科动海航运水化冶环

7、和工程领域有着广泛的应用。力洋天输利工金保EXITEXIT3能大源气动海力洋EXITEXIT航交空通航运天输EXITEXIT土石木油水化利工EXITEXIT4机生械物冶环金保EXITEXIT五、课程地位足球乒乓球羽毛球流体力学是一门重要的专业基础课程，它是连接前期基础排球网球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，为大部分竞技体育项赛艇游泳专业课程的学习打下坚实基础。目与流体力学有关铁饼赛车数理、力学流体力学相关工程学科赛跑标枪基础课程

8、专业基础课程专业课程高尔夫球EXITEXIT六、流体力学的研究方法核能工程专业中的流体力学问题举例核能工程专业中的流体力学问题举例核反应堆及其回路系统中冷却剂的流动特性和热量理论分析、实验研究和数值计算相结合。三个方面是互传输特性相补充和验证，但又不能互相取代的关系。核能系统两相流分析（如沸水堆堆芯内的冷却剂处于沸腾两相流工况）理论分析基本假设数学模型解析表达核电厂给水排水系统设计和运行数值计算数学模型数值模型数值解核能工程中相关流动要素的量测热工水力学