fluid1-04本课概述

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1、流体力学（一）<流体力学基本理论>上海大学力学系流体力学流体力学概述流体力学：力学的一个分支。流体力学研究内容：流体平衡规律、流体宏观运动规律，以及流体与所接触物体（如固体）之间相互作用。宏观：‘人’的感知尺度。相互作用：力、热或其它运动、能量形式流体：液体和气体常见：水和空气。其它：油类、化学气体、血液等与固体的区别：流动性。与分子结构有关。应用广泛(技术性学科)工程应用航空、航天、船舶工业、水利工程、动力机械（叶轮机械）、海洋、气象、天文、土木建筑、环境工程、生物等。与其它学科交叉渗透，形成边缘学科：电磁流体力学

2、、化学流体力学、生物流体力学、地球流体力学、多相流流体力学、非牛顿流体、高温气体、爆炸力学等等。研究基础经验总结出的规律：1牛顿运动定律（动量定理、动量矩定理）2质量守恒定律3能量守恒定律4热力学规律属于经典力学范畴流体力学研究方法:理论分析，数值计算，实验研究力学概念涉及的物理量：密度，质量m/体积V，压力p（压强），温度T，速度矢量v(u,v,w)。（也是基本的未知量）还有：时间t，位移r，加速度a，动能，重力g，内能e，比热c，焓h，熵s，粘度，热传导系数k，扩散系数D，应力张量pij，应变率张量sij，梯

3、度，散度，旋度(涡量)等等一些扩展量。（一般未知量）数学基础(高等数学)数学分析，微积分：连续函数、微分、求导、全微分。Taylor级数展开。曲线积分（stokes公式）曲面积分（高斯公式）矢量概念、分析与运算坐标系（直角、曲线）场论：梯度、散度、旋度等。张量概念.(基本概念)数学基础（预备）连续函数求导数，求微分数学基础（预备）连续函数的Taylor级数展开表示数学基础（预备）高斯公式设空间区域V是由分片光滑的闭曲面S所围成，函数P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z)在V上具有一阶连续偏导数，有数学基

4、础（预备）Stokes公式设L为分段光滑的空间有向闭合曲线，S是以L为边界的分片光滑的有向曲面，L的正向与S的侧符合右手规则，函数P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z)在包含曲面S在内的一个空间区域内具有一阶连续偏导数，则有数学基础:矢量表示及运算矢量表示及运算矢量运算若对其它自变量的偏导数亦然本课程待学内容1数学基础场论、正交曲线坐标系、张量。2热力学基础热力学概念、规律与有关方程等。3流体力学基本概念流体物理模型流体宏观物理性质力、运动、力与运动的关系4流体力学基本方程组(封闭的数学方程组+初边值条

5、件)—数学模型。各种简化情形。简单应用1基本数学工具场论流场，场，标量场，矢量场，张量场标量场几何表示，等位面，等值线矢量场几何表示，矢量线标量场的梯度矢量场的散度矢量场的旋度定义、表达式、运算公式矢量微分算子，哈密顿算子奥高公式、stokes公式、场论公式等数学工具曲线坐标系正交曲线坐标系微元弧长度，拉梅系数，微元面积、微元体积梯度、散度、旋度等场论公式在曲线坐标系下的表达式张量基础张量表示法(下标表示法)自由下标，哑标符号ijijk张量的定义(从分量的坐标变换角度来定义)二阶张量一般运算定义张量的识别定理对称

6、张量、反对称张量四阶各向同性张量2热力学基础热力学系统，状态，平衡状态，状态参数密度，压力，温度状态方程、热力过程、准平衡过程内能，熵，焓能量变化做功，热传导热力学第一定律热力学第二定律maxwell微分关系式内能，熵，焓的微分表达式3流体力学基本概念理论模型:连续介质假设流体的宏观物理性质：易流动性、惯性、压缩性、粘性等等作用在流体上的力：质量力，表面力应力，压力微元体受力平衡分析，应力张量压力函数描述流体运动的方法实体法：位移矢量，迹线，射流当地法：速度场，流线，流面，流管流体运动分解：应变率张量力与运动的关系：

7、本构方程4流体力学基本方程组连续性方程(质量守恒定律)运动方程(动量定理)能量方程(能量守恒定律)本构方程状态方程(热力学规律)流体力学基本方程组初边值条件简单应用感谢您来上课!