流体力学概述.ppt

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1、第4章流体力学4·1、流体力学概述目录一、什么是流体力学？二、流体力学的发展简史FluidDynamics三、流体力学的主要研究方法流体具有流动性的物体叫流体空气水血液……流体的基本特性1、易流动性2、连续性宏观上无限小，微观上无限大Whatisafluid?流动性：物体在运动过程中，它的各部分可以有相对运动的这种特性什么是流体力学研究流体机械运动规律及其应用的科学，是力学的一个重要分支。生活中的流体力学现象Boeing74770.7×64.4×19.41(m)395000kgHowcantheairplanefly?由于空气

2、动力学的发展，人类研制出3倍声速的战斗机。Theengineofaturbofan(涡扇)jet利用超高速气体动力学，物理化学流体力学和稀薄气体力学的研究成果，人类制造出航天飞机，建立太空站，实现了人类登月的梦想。单价超过10亿美元，能抵御大风浪的海上采油平台排水量达50万吨以上的超大型运输船；深潜达数百米的核动力潜艇时速达200公里的新型地效艇等，它们的设计都建立在水动力学，船舶流体力学的基础之上。大型水利枢纽工程，超高层建筑，大跨度桥梁等的设计和建造离不开水力学和风工程。大型水利枢纽工程，超高层建筑，大跨度桥梁等的设计和建

3、造离不开水力学和风工程。杨浦大桥21世纪人类面临许多重大问题的解决，需要流体力学的进一步发展，它们涉及人类的生存和生活质量的提高。全球气象预报；（卫星云图）环境与生态控制灾害预报与控制火山与地震预报发展更快更安全更舒适的交通工具；各种工业装置的优化设计，降低能耗，减少污染等等流体力学需要与其他学科交叉，如工程学，地学，天文学，物理学，材料科学，生命科学等，在学科交叉中开拓新领域，建立新理论，创造新方法。星云流体力学需要与其他学科交叉，如工程学，地学，天文学，物理学，材料科学，生命科学等，在学科交叉中开拓新领域，建立新理论，创造

4、新方法。毛细血管中的血液流动工程学、材料学、气象学到目录第一阶段（16世纪以前）：流体力学形成的萌芽阶段公元前2286年－公元前2278年大禹治水——疏壅导滞公元前300多年都江堰深淘滩，低作堰公元584年－公元610年[隋朝]南北大运河、船闸应用埃及、巴比伦、罗马、希腊、印度等地Archimedes(285-212BC)系统研究：古希腊哲学家阿基米德《论浮体》奠定了流体静力学的基础LeonardodaVinci(1452-1519)第二阶段（16世纪文艺复兴以后-18世纪中叶）流体力学成为一门独立学科的基础阶段1）1586年

5、斯蒂芬——水静力学原理2）1650年帕斯卡——“帕斯卡原理”3）1612年伽利略——物体沉浮的基本原理4）1686年牛顿——牛顿内摩擦定律5）1738年伯努利——理想流体的运动方程即伯努利方程6）1775年欧拉——理想流体的运动方程即欧拉运动微分方程Lawsofmotion分析的基础第三阶段（18世纪中叶-19世纪末）流体力学沿着两个方向发展——欧拉、伯努利1）工程技术快速发展，提出很多经验公式1769年谢才——谢才公式（计算流速、流量）1732年比托——比（皮）托管（测流速）2）理论1823年纳维，1845年斯托克斯分别提出

6、粘性流体运动方程组（N-S方程）19thcenturyNavier(1785-1836)&Stokes(1819-1905)N-SequationviscousflowsolutionReynolds(1842-1912)TurbulenceFamousexperimentontransitionReynoldsNumber第四阶段（19世纪末以来）流体力学飞跃发展1）理论分析与试验研究相结合2）量纲分析和相似性原理起重要作用如：1883年雷诺——雷诺实验（判断流态）1933-1934年尼古拉兹——尼古拉兹实验（确定阻力系数）

7、到目录20thcenturyLudwigPrandtl(1875-1953)Boundarytheory(1904)Tobethesinglemostimportanttoolinmodernflowanalysis.ThefatherofmodernfluidmechanicsVonkarman(1881-1963)I.taylor(1886-1975)Laidfoundationforthepresentstateoftheartinfluidmechanics理论分析方法、实验方法、数值方法相互配合，互为补充1）理论研究

8、方法力学模型物理基本定律数学方程分析和揭示本质和规律2）实验方法3）数值方法：计算机常规理论研究方法方法1：[法]拉格朗曰Lagrange（1736----1813年）方法2：[瑞士]欧勒Euler（1707-----1783年）