工程流体力学绪论.ppt

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1、工程流体力学EngineeringFluidMechanics绪论绪论教学目的1.【掌握】工程流体力学的研究对象2.【了解】流体力学的发展简况3.【了解】流体力学在工业中的地位和作用教学基本内容1.工程流体力学的研究对象、任务和方法2.流体力学的发展简况3.流体力学在工业中的地位和作用绪论一、工程流体力学的研究对象流体力学与其他力学课程的研究对象、内容、范围比较分类课程研究对象研究内容和范围一般力学理论力学刚体刚体的静、动力学固体力学材料力学弹性杆件杆件在拉、压、剪、弯、扭状态下的应力、位移分析弹性力

2、学弹性体复杂构件结构的应力、位移分析塑性力学塑性体结构的塑性分析工程力学结构力学杆系结构杆系结构的内力和位移流体力学流体力学流体流体的位移、速度、应力等绪论一、工程流体力学的研究对象流体力学是研究流体的平衡和运动的规律、流体与固体相互作用的力学规律、以及这些规律在实际工程中的应用的一门科学。第一章流体及其物理性质流体平衡和运动的内因第二章流体静力学流体平衡规律第三章流体运动学与动力学第四章流动阻力和水头损失流体运动规律及流固作用第五章压力管路的水头计算工程应用-压力管路水力计算课程结构（石油工程专业为

3、例）第六章一元不稳定流工程应用-水击与水击压力计算第七章非牛顿流体的流动绪论流体的基本分类：按流体的压缩性可分为：可压缩流体和不可压缩流体按流体的变形特点可分为：牛顿流体和非牛顿流体从学科上看，属于这一范畴的有理论流体力学、水力学、工程流体力学。理论流体力学水力学工程流体力学侧重于用数学分析方法进行理论探讨侧重于用物理分析和实验方法进行实用计算从实用角度，对工程中涉及的问题建立相应的理论基础，并进行计算绪论二、流体力学的发展简况第一阶段：经验阶段17世纪前，主要是人们在与大自然斗争中的经验总结。例如，

4、四川都江堰工程，隋代大运河，汉代张衡发明的水力浑天仪，古代铜壶滴漏计时等。都江堰工程建于公元前256年，是战国时期秦国蜀郡太守李冰及其子率众修建的一座大型水利工程。都江堰不仅是中国古代水利工程技术的伟大奇迹，也是世界水利工程的璀璨明珠。最伟大之处是建堰2260多年来经久不衰，而且发挥着愈来愈大的效益。工程主要有鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分，科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。绪论第二阶段：理论阶段17世纪～19

5、世纪一些水力原理论著出现，标志着流体力学的发展进入了理论阶段。1643年：托里拆利提出孔口泄流定理。1650年：巴斯加提出压强传递定律。（§2）1686年：牛顿（Newton）提出液流内摩擦定理。（§1）1700年~1783年：伯努利（DanielBernoulli）提出无粘流动流速和压强的关系式，即Bernoulli能量方程。（§3）绪论1717年~1783年：达朗贝尔（d’Alembert）提出流体连续性方程。在《动力学》一书中提出了达朗贝尔原理，把动力学问题转化为静力学问题处理。（§2）1707

6、年~1783年：欧拉（Euler）建立了理想不可压缩流体运动的微分方程（欧拉方程）。（§3）1785年~1863年：纳维尔（Navier）将欧拉流体运动方程加以推广，加入粘性项，导出了粘性流体运动方程。（§4）1819年~1903年：斯托克斯（Stokes）从不同的出发点也导出了粘性流体运动方程。（§4）绪论1820年~1872年：兰金（Rankine）发展了源汇理论。1821年~1894年：亥姆霍兹（Helmholtz）提出速度势，建立了旋涡运动和间断运动理论。1824年~1887年：客希霍夫继续研

7、究间断运动及阻力。1842年~1912年：雷诺（O.Reynolds）通过小直径圆管中的粘性流体流动试验提出层、紊流流态理论。（§4）1847年~1921年：茹可夫斯基（Joukowski）是实验和理论空气动力学的创始人，提出了著名的环量升力定理。1868年~1945年：兰彻斯特（Lanchester）研究了升力原因的环量概念。绪论1875年~1953年：普朗特（Prandtl）在1904年提出边界层理论，从而使粘性流体和无粘性流体的概念协调起来。1881年~1963年：冯·卡门（VonKarman）

8、，超声速时代之父，师从普朗特教授。提出卡门涡街理论、边界层控制理论以及超声速相似律等。是我国著名学者钱学森教授的导师。第三阶段20世纪初至中叶，流体力学理论、实验全面展开，航空航天迅速发展，湍流理论、稳定性理论逐渐完善。绪论周培源（1902~1993)：1902年8月28日出生，江苏宜兴人。理论学家、流体力学家主要从事物理学的基础理论中难度最大的两个方面即爱因斯坦广义相对论引力论和流体力学中的湍流理论的研究与教学并取得出色成果。第四阶段多学科互相渗透：工