《流体力学及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学及其应用（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、LOGO流体力学及其应用流体力学及其应用Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Contents流体力学的概念流体力学的概念1流体力学的理论基础流体力学的理论基础2流体力学的发展与典例流体力学的发展与典例3流体力学的研究展望流体力学的研究展望4Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyr
2、ight 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company Logo流体力学的概述流体力学的概述u理论流体力学的基本方程是理论流体力学的基本方程是纳维纳维-斯托克斯托克斯方程斯方程，简称，简称N-S方程。方程。纳维纳维-斯托克斯斯托克斯方程由一些微分方程组成，通常只有通方程由一些微分方程组成，通常只有通过一些过一些边界条件边界条件或者通过或者通过数值计算数值计算的方的方式才可以求解。它包含式才可以求解。它包含速度速度v=（u,v,w),压强压强,密度，粘度温度等密度，粘度温度等变量，而这些都是变量，而这些都是位置位置(x,y,z) 和和时间时间t的函数。通过的函数。通过质量守恒
3、质量守恒、能量守恒能量守恒和和动动量守恒量守恒，以及，以及热力学方程热力学方程 f(,P,T)和和介质的材料性质我们可以确定这些变量。介质的材料性质我们可以确定这些变量。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company Logo流体的流动曲线流体的流动曲线Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.
4、0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company Logou流体力学中研究得最多的流体是流体力学中研究得最多的流体是水水和和空空气气。它的主要基础是。它的主要基础是牛顿运动定律牛顿运动定律和和质质量守恒定律量守恒定律，常常还要用到，常常还要用到热力学热力学知识，知识，有时还用到宏观有时还用到宏观电动力学电动力学的基本定律、的基本定律、本构方程和本构方程和高等数学高等数学、物理学物理学、化学化学的的基础知识。基础知识。u1738年年伯努利伯努利出版他的专著时，首先出版他的专著时，首先采用了采用了水动力学水动力学这个名词并作为书名；这个名词并作为书名；1
5、880年前后出现了年前后出现了空气动力学空气动力学这个名这个名词；词；1935年以后，人们概括了这两方年以后，人们概括了这两方面的知识，建立了统一的体系，统称为面的知识，建立了统一的体系，统称为流体力学流体力学Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company Logou流体力学的应用领域：流体力学的应用领域：u除水和空气以外，流体还指作为汽轮机工作除水和空气以外，流体还指作为汽轮机工作介介质质的的水蒸气
6、水蒸气、润滑油润滑油、地下石油、含泥沙的江、地下石油、含泥沙的江水、血液、超水、血液、超高压高压作用下的金属和作用下的金属和燃烧燃烧后产生后产生成分复杂的成分复杂的气体气体、高温条件下的、高温条件下的等离子等离子体等等。体等等。u气象气象、水利水利的研究，的研究，船舶船舶、飞行器、飞行器、叶轮机械叶轮机械和核电站的设计及其运行，可燃气体或和核电站的设计及其运行，可燃气体或炸药炸药的的爆炸爆炸，汽车制造（联众集群），以及天体物理，汽车制造（联众集群），以及天体物理的若干问题等等，都广泛地用到流体力学知识。的若干问题等等，都广泛地用到流体力学知识。许多现代许多现代科学技术科学技术所关心的问题既受流
7、体力学所关心的问题既受流体力学的指导，同时也促进了它不断地发展。的指导，同时也促进了它不断地发展。1950年后，年后，电子电子计算机的发展又给予流体力学以极计算机的发展又给予流体力学以极大的推动大的推动Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company Logo流体力学的概念流体力学的概念u按照研究对象的运动方式分为流体静力学和流体动力学，还可按应用范围分为水力学，空气动力学等等。u流体力学，是研究流体(
8、液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company Logo流体力学的理流体力学的理论论基基础础u19世世纪纪科学家部分地运用流体力学，部分地采科学家部分地运用流体力学，部分地采用用归纳实验结归纳实验结果的半果的半经验经验公式公式进进行研究，行研究
9、，这这就就形成了形成了水力学水力学u1822年，年，纳维纳维建立了粘性流体的基本运建立了粘性流体的基本运动动方方程程；u1845年，年，斯托克斯斯托克斯纳维纳维-斯托克斯方程斯托克斯方程(简简称称N-S方程方程)，它是流体，它是流体动动力学的理力学的理论论基基础础。上。上面面说说到的欧拉方程正是到的欧拉方程正是N-S方程在方程在粘度粘度为为零零时时的特例的特例普朗特普朗特学派从学派从1904年到年到1921年逐步年逐步将将N-S方程作了方程作了简简化，从推理、数学化，从推理、数学论证论证和和实实验测验测量等各个角度，建立了量等各个角度，建立了边边界界层层理理论论，能，能实实际计际计算算简单简单
10、情形下，情形下，边边界界层层内流内流动动状状态态和流体和流体同同固体固体间间的粘性力。的粘性力。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company Logo流体力学的流体力学的发发展与典例展与典例u20世世纪纪初，初，飞飞机机的出的出现现极大地促极大地促进进了空了空气气动动力学的力学的发发展。航空事展。航空事业业的的发发展，期展，期望能望能够够揭示揭示飞飞行器周行器周围围的的压压力分布力分布、飞飞行器的受
11、力状况和阻力等行器的受力状况和阻力等问题问题，这这就促就促进进了流体力学在了流体力学在实验实验和理和理论论分析方面的分析方面的发发展。展。20世世纪纪初，以儒科夫斯基、初，以儒科夫斯基、恰普恰普雷金雷金、普朗特等、普朗特等为为代表的科学家，开代表的科学家，开创创了以无粘了以无粘不可不可压缩压缩流体流体位位势势流理流理论为论为基基础础的机翼理的机翼理论论，阐阐明了机翼怎明了机翼怎样样会受到会受到举举力力，从而空气能把很重的，从而空气能把很重的飞飞机托上天机托上天空。机翼理空。机翼理论论的正确性，使人的正确性，使人们们重新重新认认识识无粘流体的理无粘流体的理论论，肯定了它指，肯定了它指导导工程工程
12、设计设计的重大意的重大意义义。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company Logou流过机翼的气流与河床中的流水类似，流过机翼的气流与河床中的流水类似，由于机翼一般是不对称的，上表面比较由于机翼一般是不对称的，上表面比较凸，而下表面比较平，流过机翼上表面凸，而下表面比较平，流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水，流速的气流就类似于较窄地方的流水，流速较快，而流过机翼下表面的气流正好相较快，而流
13、过机翼下表面的气流正好相反，类似于较宽地方的流水，流速较上反，类似于较宽地方的流水，流速较上表面的气流慢。根据流体力学的表面的气流慢。根据流体力学的 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company Logou基本原理，流动慢的大气压强较大，而基本原理，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小，这样机翼下表流动快的大气压强较小，这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高，换一句面的压强就比上表面的压强高
14、，换一句话说，就是大气施加与机翼下表面的压话说，就是大气施加与机翼下表面的压力力(方向向上方向向上)比施加于机翼上表面的压比施加于机翼上表面的压力力(方向向下方向向下)大，二者的压力差便形成大，二者的压力差便形成了飞机的升力。简单来说，飞机向前飞了飞机的升力。简单来说，飞机向前飞行得越快，机翼产生的气动升力也就越行得越快，机翼产生的气动升力也就越大。当升力大于重力时，飞机就可以向大。当升力大于重力时，飞机就可以向上爬升；当升力小于重力时，飞机就可上爬升；当升力小于重力时，飞机就可以降低高度。以降低高度。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides fo
15、r .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company Logo流体力学的研究展望流体力学的研究展望u从阿基米德到二十一世纪，特别是从从阿基米德到二十一世纪，特别是从20世纪以世纪以来，流体力学已发展成为来，流体力学已发展成为基础科学基础科学体系的一部体系的一部分，同时又在工业、农业、交通运输、分，同时又在工业、农业、交通运输、天文学天文学、地学、地学、生物生物学、医学等方面得到广泛应用。学、医学等方面得到广泛应用。u今后，人们一方面将根据工程技术方面的需要今后，人们一方面将根据工程技术方面的需要
16、进行流体力学应用性的研究，另一方面将更深进行流体力学应用性的研究，另一方面将更深入地开展基础研究以探求流体的复杂流动规律入地开展基础研究以探求流体的复杂流动规律和机理。后一方面主要包括：通过湍流的理论和机理。后一方面主要包括：通过湍流的理论和实验研究，了解其结构并建立计算模式；和实验研究，了解其结构并建立计算模式；多多相流动相流动；流体和结构物的相互作用；边界层流；流体和结构物的相互作用；边界层流动和分离；生物地学和环境流体流动等问题；动和分离；生物地学和环境流体流动等问题；有关各种实验设备和仪器等。有关各种实验设备和仪器等。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Company LogoLOGO21242P 束余欢束余欢 周兆明周兆明 杨柳杨柳Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
