第一章流体力学基础知识ppt课件.ppt

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1、流体力学2014年9月《基础流体力学》在教学中的地位前修与后续课程流体力学是一门应用面很广的专业基础课，尤其在航空航天、能源动力、机械、化工等领域非常重要。本课程是我校民航学院交通运输专业本科生教学计划中的一门专业理论基础课，其目的是使学生通过本课程的学习获得流体力学的基本知识和飞行器空气动力学的基本理论，掌握翼型、机翼低速、高速的主要气动特性，使其初步具备空气动力学的工作和研究能力。本课程是继高等数学、理论力学等重要基础课程后的一门专业基础课程，要求学生具有较高的数学和力学基础。在完成本课程的教学后，学生已具备了流体力学及空气动力学方面的基础知识。对进入空气动力学方向的学生将开设粘性流体力

2、学、计算流体力学、部件空气动力学、应用空气动力学、高速空气动力学等选修课程，进一步加强他们应用空气动力学知识和解决实际问题的能力，从而为毕业后直接从事空气动力学方面的工作打下基础。前修与后续课程课程安排1~8,12~14周讲课、讨论、课堂练习15周讲课、复习16周闭卷考试名词解释、分析题、推导题、计算题参考资料§1.1流体力学的基本任务和研究方法§1.2流体力学及空气动力学发展概述§1.3流体介质§1.4气动力和力矩§1.5矢量和积分知识§1.6控制体和流体微团第一章流体力学基础知识§1.1.1流体力学的基本任务流体力学研究对象：流体流体的定义？物质存在的三种状态：固态----相对应的为固体

3、液态----相对应的为液体气态----相对应的为气体由物质内部微观结构、分子热运动、分子之间的作用力决定的。固体---具有固定的形状和体积。在静止状态下，可以承受拉力、压力和剪切力。液体---具有固定的体积，无固定的形状。在静止状态下，只能承受压力，几乎不能承受拉力和剪切力。气体---无固定的体积，也无固定的形状。在静止状态下，只能承受压力，几乎不能承受拉力和剪切力。流体---液体和气体统称（具有的特点是易流动性,在静止状态下不能承受剪力。）力学----研究物体处于平衡和机械运动时的规律及其应用的学科。固体力学---研究固体处于平衡和机械运动时的规律及其应用的学科。流体力学---研究流体处于

4、平衡和机械运动时的规律及其应用的学科。流体力学研究内容：流体运动基本规律以及流体与物体之间的相互作用力。§1.1.2流体力学的研究方法流体力学常用的研究方法：实验研究理论分析数值计算研究目的是寻求最优的气动布局，确定飞行范围内飞行器的气动特性，保证飞行器操纵的稳定性。空气动力学是航空航天科学技术研究的重要组成部分，是飞行器研究的“先行官”。实验研究实验手段：风洞、水洞模拟实验、飞行试验优点：在与研究问题完全或大致相同的条件下进行实验，结果较为真实可靠。限制：模型尺寸、实验边界、实验技术；成本高。具有科学抽象性，揭示问题的内在规律。由于数学发展水平的限制以及理论模型的简化，理论分析难以满足实际

5、复杂流动问题研究的需要。理论分析对问题进行分析，抽象出理论模型；建立描述问题的数学方程；准确或近似地求解方程。数值方法采用一系列有效的数值方法近似求解流体力学方程的方法。研究费用少适用范围广有的情况下数值计算结果可靠性较差§1.2流体力学及空气动力学发展概述18世纪是流体力学的创建阶段：伯努力方程、Euler方程、达朗贝尔原理、流体力学解析方法、牛顿粘性定律。19世纪是流体力学的基础理论全面发展阶段：位流理论、旋涡运动理论、形成了粘性流体动力学和空气—气体动力学两个重要分支。20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。§1.3流体介质§1.3.1连续介质假设§1.3.2流体的

6、密度、压强和温度§1.3.3完全气体状态方程§1.3.4压缩性、粘性和传热性§1.3.5流体的模型化气动特性不仅取决于飞行器的布局、飞行姿态和速度，还取决于流体的具体属性。§1.3.1连续介质假设连续流：λ<

7、的压强定义为：压强定义为气体分子在碰撞或穿过取定表面时，单位面积上所产生的法向力。考虑流体内部任一点B：压强温度温度在高速空气动力学中十分重要。温度T和气体分子平均动能KE成比例流体速度示意图流体没有固定形态,对运动的流体，其中一部分的运动速度通常与另一部分的运动速度不同。空间某一固定点B的流动速度定义为：流体微团通过点B时的速度。速度任何状态下的气体状态方程：完全气体：完全气体的分子是一种完全弹性的微小球粒