工程流體力學課件孔瓏第四

工程流體力學課件孔瓏第四

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1、工程流體力學流體力學與熱力學教研室第1章緒論目錄第2章流體靜力學第3章流體動力學原理第4章管流損失和水力計算第5章氣體的一維定常流動第1章緒論§1.1流體力學發(fā)展史簡述§1.2流體力學研究的對象和應(yīng)用§1.3連續(xù)介質(zhì)模型§1.4流體的主要物理性質(zhì)§1.5作用在流體上的力返回目錄人類對流體力學的認識最早從治水、灌溉、航行等方面開始。中國古代提水灌溉所用風車大禹治水§1.1流體力學發(fā)展簡述都江堰李冰(302-235BC)§1.1流體力學發(fā)展簡述§1.1流體力學發(fā)展簡述發(fā)現(xiàn)了物體在流體中所受浮力的基本原理——阿基米德原理。Archimedes (285-212BC)歐美諸國歷史上有記載的最早從事流

2、體力學現(xiàn)象研究的是古希臘學者阿基米德?!?.1流體力學發(fā)展簡述LeonardodaVinci(1452-1519)系統(tǒng)地研究了物體的沉浮、孔口出流、物體的運動阻力以及管道、明渠中水流等問題。文藝復(fù)興時期(14世紀到16世紀)之后,流體力學得到長足發(fā)展?!?.1流體力學發(fā)展簡述Galileo(1564-1642)在流體靜力學中應(yīng)用了虛位移原理,并首先提出運動物體的阻力隨著介質(zhì)密度的增大和速度的提高而增大?!?.1流體力學發(fā)展簡述提出了密閉流體能傳遞壓強的原理——帕斯卡原理。B.Pascal (1623-1662)§1.1流體力學發(fā)展簡述I.Newton(1642-1727)建立了牛頓內(nèi)摩擦定律

3、,為粘性流體力學初步奠定了理論基礎(chǔ),并討論了波浪運動等問題。§1.1流體力學發(fā)展簡述D.Bernoulli(1700-1782)建立了流體位勢能、壓強使能和動能之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系——伯努利方程。§1.1流體力學發(fā)展簡述從18世紀中葉工業(yè)革命開始,流體力學的研究逐漸沿著理論流體力學和應(yīng)用流體力學兩個方向發(fā)展。經(jīng)典流體力學的奠基人,渦輪機理論的奠基人。提出連續(xù)介質(zhì)模型建立連續(xù)性微分方程建立理想流體的運動微分方程提出研究流體運動的兩種方法提出速度勢概念L.Euler (1707-1783)§1.1流體力學發(fā)展簡述J.leR.d’Alembert(1717-1783)1744年提出了達朗貝爾佯謬,即

4、在理想流體中運動的物理既沒有升力也沒有阻力?!?.1流體力學發(fā)展簡述提出了新的流體動力學微分方程,使流體動力學的解析方法有了進一步發(fā)展。J.–L.Lagrange (1736-1813)§1.1流體力學發(fā)展簡述C.-L.–M.–H.Navier(1785-1836)G.G.Stokes (1819-1905)納維第一個提出了不可壓縮粘性流體的運動微分方程組。斯托克斯又嚴格地到導(dǎo)出了不可壓縮粘性流體的運動微分方程組。N-S方程§1.1流體力學發(fā)展簡述19世紀末開始,針對復(fù)雜的流體力學問題,理論分析和實驗研究逐漸密切結(jié)合起來。1883年用實驗驗證了粘性流體的兩種流動狀態(tài)——層流和紊流的客觀存在,

5、找到了實驗研究粘性流體運動規(guī)律的相似準則——雷諾數(shù),以及判別層流和紊流的臨界雷諾數(shù)。O.Reynolds (1842-1912)§1.1流體力學發(fā)展簡述L.Prandtl(1875-1953)建立邊界層理論,解釋了阻力產(chǎn)生的機制針對紊流邊界層,提出混合長度理論§1.1流體力學發(fā)展簡述儒科夫斯基H.E.(1847-1921)找到了翼型升力和繞翼型的環(huán)流之間的關(guān)系,建立了二維升力理論的數(shù)學基礎(chǔ),為近代高效能飛機設(shè)計奠定了基礎(chǔ)?!?.1流體力學發(fā)展簡述提出了分析帶旋渦尾流及其所產(chǎn)生的阻力的理論——卡門渦街提出了計算紊流粗糙管阻力系數(shù)的理論公式T.vonKarman (1881-1963)§1.1流

6、體力學發(fā)展簡述主要從事物理學的基礎(chǔ)理論中難度最大的兩個方面,即愛因斯坦廣義相對論引力論和流體力學中的湍流理論的研究與教學并取得出色成果。在動力、制導(dǎo)、氣動力、結(jié)構(gòu)、材料、計算機、質(zhì)量控制和科技管理等領(lǐng)域具有豐富知識,為中國火箭導(dǎo)彈和航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展作出了杰出的貢獻。周培源(1902-1993)錢學森(1911-)§1.2流體力學研究的對象和應(yīng)用1.流體力學研究的對象流體,包括氣體和液體。2.流體的定義通常說能夠流動的物質(zhì)為流體;若按照力學術(shù)語定義,則在任何微小切力的作用下都能發(fā)生連續(xù)變形的物質(zhì)稱為流體。流體的特征流體只能承受壓力,不能承受拉力,在即使是很小剪切力的作用下也將流動(變形)不

7、止,直到剪切力消失為止;只有在運動狀體下才能承受剪切力的作用;沒有固定的形狀,液體的形狀取決于盛裝它的容器;氣體則完全充滿容器;流體具有可壓縮性;液體可壓縮性小,水受壓從1個大氣壓增加至100個大氣壓時,體積僅減小0.5%;氣體可壓縮性大;流體具有明顯的流動性?!?.2流體力學研究的對象和應(yīng)用固體、液體、氣體的區(qū)別狀態(tài)有無固定體積能否形成自由液面是否容易被壓縮液體有能否氣體無否是流體呈現(xiàn)易流動性?固體是否§1

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