《流体力学》第一章绪论ppt课件.ppt

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1、流体力学第一章绪　论流体力学是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。流体力学研究的对象——液体和气体。流体力学发展简史流体力学的研究方法流体的主要物理性质侧重于理论分析的流体力学称为理论流体力学侧重于工程应用的流体力学称为工程流体力学流体力学发展简史第一阶段（16世纪以前）：流体力学形成的萌芽阶段第二阶段（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、伯努利第四阶段（19世纪末以来）流体力学飞跃发展第一阶段（16世纪以前）：流体力学形成的萌芽阶

2、段公元前2286年－公元前2278年大禹治水——疏壅导滞（洪水归于河）公元前300多年李冰　　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、印度等地水利、造船、航海产业发展系统研究古希腊哲学家阿基米德《论浮体》（公元前250年）奠定了流体静力学的基础第二阶段（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1586年　斯蒂芬——水静力学原理1650年　帕斯卡——“帕斯卡原理”1612年　伽利略——物体沉浮的基本原理1686年　牛顿——牛顿内摩擦定律1738年　伯努利——理想流体

3、的运动方程即伯努利方程1775年　欧拉——理想流体的运动方程即欧拉运动微分方程第三阶段（18世纪中叶-19世纪末）流体力学沿着两个方向发展——欧拉（理论）、伯努利（实验）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）1895年　曼宁——曼宁公式（计算谢才系数）1732年　比托——比托管（测流速）1797年　文丘里——文丘里管（测流量）理论1823年纳维，1845年斯托克斯分别提出粘性流体运动方程组（N-S方程）第四阶段（19世纪末以来）流体力学飞跃发展理论分析与试验研究相结合量纲分析和相似性原理起重要作用1883年　雷诺—

4、—雷诺实验（判断流态）1903年　普朗特——边界层概念（绕流运动）1933-1934年　尼古拉兹——尼古拉兹实验（确定阻力系数）……流体力学与相关的邻近学科相互渗透，形成很多新分支和交叉学科流体力学的研究方法理论分析方法、实验方法、数值方法相互配合，互为补充理论研究方法力学模型→物理基本定律→求解数学方程→分析和揭示本质和规律实验方法相似理论→模型实验装置数值方法计算机数值方法是现代分析手段中发展最快的方法之一研究方法1.实验流体力学•直接解决生产问题，检验和建立理论；•发现新现象；•普适性较差，受到费用和环境限制。研究方法2.理论流体力学•明确给出各物理

5、量与流动参数的函数关系；•建立简化的数学模型时需要一定的假设，必须证实简化模型的合理性；•由于数学上的困难，能获得分析解的问题的数量有限。研究方法3.计算流体力学•计算机性能提高，计算方法改进，作用越来越大；•数值计算是近似方法，需要用实验和分析的结果验证方法的可靠性；•数值方法对复杂而又缺乏完善数学模型的问题是无能为力的。流体的定义和特征流体的定义自然界物质存在的主要形态:固态、液态和气态具有流动性的物体（即能够流动的物体）。液体和气体是流体流体与固体的区别固体有一定的体积和行政；液体有一定的体积而无一定的形状；气体既无一定的体积也无一定的形状。流体的定

6、义和特征流体的定义（续）液体与气体的区别：液体的流动性小于气体；液体具有一定的体积，并取容器的形状；气体充满任何容器，而无一定体积。流体的特征流动性—在微小剪切力作用下汇发生连续变形的特性§1-2流体质点与连续介质概念问题的引出：微观：流体是由大量做无规则热运动的分子所组成，分子间存有空隙，在空间是不连续的。宏观：一般工程中，所研究流体的空间尺度要比分子距离大得多。§1-2流体质点与连续介质概念流体质点概念流体质点的宏观尺寸非常小。流体质点微观尺寸足够大。流体质点是包含足够多分子在内的一个物理实体，因而时刻都具有一定的宏观物理量。流体质点的形状可以任意划定

7、，质点和质点间可完全没有空隙。§1-2流体的连续介质概念流体的连续介质概念定义：不考虑流体分子间的间隙，把流体视为由无数连续分布的流体微团组成的连续介质。流体微团必须具备的两个条件必须包含足够多的分子；体积必须很小。§1-2流体的连续介质概念采用流体连续介质假设的优点避免了流体分子运动的复杂性，只需研究流体的宏观运动。可以利用数学工具来研究流体的平衡与运动规律§1-3流体的密度、比体积和相对密度1.密度单位体积流体所具有的质量。均匀流体§1-3流体的密度、比体积和相对密度2.流体的比体积单位质量的流体所占有的体积，流体密度的倒数。常见的密度（在一个标准

8、大气压下）：4℃时的水　　　　　　　　20℃时的空气3.流体的重度