工程流体力学第一章课件.ppt

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1、工程流体力学车辆工程教材与参考书目孙文策《工程流体力学》大连理工大学闻德荪《工程流体力学》吴望一《流体力学》北京大学H.欧特尔等《普朗特流体力学基础》主要内容引言第一章流体基本性质第二章流体静力学第三章流体流动基本方程第四章旋涡和位势理论第五章相似理论和量纲分析第六章粘性流体的管内流动第七章粘性流体绕物体流动第八章气体动力学基础0引言流体力学：宏观力学。力学：研究物质受力和运动规律的科学。研究内容：1、流体本身的静止状态和运动状态的平衡规律2、流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。流体力学分支及应用

2、空气动力学、超高速气体动力学物理化学流体力学稀薄气体动力学水动力学、船舶流体力学环境流体力学生物流体力学多相流体力学微流体力学……自然界的流体力学自然界的流体力学工程运用—航空航天（空气动力学、稀薄空气动力学）由于空气动力学的发展，人类研制出2-3倍声速的战斗机。阵风工程运用—航空航天（空气动力学、稀薄空气动力学）左图是航天飞机和其周围的激波工程运用—航空航天（空气动力学、稀薄空气动力学）机翼如何产生升力？伯努利（Bernoulli）方程工程运用—航空航天（空气动力学、稀薄空气动力学）超高速气体动力学，物理化学流

3、体力学稀薄气体力学人类制造出航天飞机，建立太空站，实现了人类登月的梦想。工程运用——水利工程三峡工程：五级连续船闸——U形管原理（连通器）（1）上游阀门A打开，根据连通器原理，闸室内水位升高。（2）打开上游闸门C，轮船驶入。（3）关上上游闸门C和阀门A，再打开下游阀门B，闸室内的水就通过阀门B流向下游。（4）打开下游闸门D，轮船就可以从闸室驶向下游。西气东送南水北调排水量达50万吨以上的超大型运输船；工程运用——船舶工业航速达30节，深潜达数百米的核动力潜艇；工程运用——船舶工业船吸现象大型水利枢纽工程，超高层建

4、筑，大跨度桥梁等的设计和建造离不开水力学和风工程。工程运用——建筑工业全球气象预报；（卫星云图）工程运用——气象预报灾害预报与控制；工程运用——灾害预报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。毛细血管流动工程运用——生命科学工程运用——汽车汽车发明于19世纪末，当时人们认为汽车的阻力主要来自前部对空气的撞击，因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车，阻力系数CD很大，约为0.8。工程运用——汽车实际上汽车阻力主要来自后部形成的

5、尾流，称为形状阻力。工程运用——汽车20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理改进汽车尾部形状，出现甲壳虫型，阻力系数降至0.6。工程运用——汽车20世纪50－60年代改进为船型，阻力系数为0.45。工程运用——汽车80年代经过风洞实验系统研究后，又改进为鱼型，阻力系数为0.3。以后进一步改进为楔型，阻力系数为0.2。工程运用——汽车90年代后，科研人员研制开发的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。经过近80年的研究改进，汽车阻力系数从0.8降至0.137，阻力减小为原来的1/5。目前，在汽车外形设计中流体力学

6、性能研究已占主导地位，合理的外形使汽车具有更好的动力学性能和更低的耗油率。工程运用——汽车工程运用——汽车图为汽车表面流场分布图通过对汽车车身的流场计算，可以得到车身表面的压力场、速度场、气动力和气动力矩，继而得出风阻系数等一系列人们所关心的设计参数，图为两车超车时候的静压图对于复数车辆的行驶状况，会车、超车及队列行驶研究该状态下的操纵稳定性有重要的作用也是一个重要的研究方向。工程运用——汽车图为东风汽车前排座椅驾驶员座椅的温度分布图，通过对车室内气流组织情况的分析，除可以指导人们对座椅改进外，还可以指导对空调位

7、置、进风口及车窗等的设计。图为气缸进气流线图模拟进气和排气过程，这对于如何减小进排气阻力、增大充气效率、设计气门阀升程和锥度、进排气支管形状等有重要意义。图为液力变矩器涡轮流道内流线分布可解决液力变矩器的传动效率、设计精度低和研制周期长等问题。历史列奥纳德.达.芬奇（Leonardo.da.Vinci,1452－1519）著名物理学家和艺术家设计建造了一小型水渠，系统地研究了物体的沉浮、孔口出流、物体的运动阻力以及管道、明渠中水流等问题。伽利略（Galileo,1564-1642）在流体静力学中应用了虚位移原理，

8、并首先提出，运动物体的阻力随着流体介质密度的增大和速度的提高而增大。托里析利（E.Torricelli,1608-1647）论证了孔口出流的基本规律。帕斯卡（B.Pascal,1623-1662）提出了密闭流体能传递压强的原理--帕斯卡原理。牛顿英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。1642年12月25日生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村，1727年3月