水力學(xué)-第一章-論緒

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1、教材：工程流體力學(xué)_聞德遜主編第一章緒論第二章流體靜力學(xué)第三章流體運動學(xué)第四章理想流體動力學(xué)和平面勢流第五章實際流體動力學(xué)第六章量綱分析和相似理論第七章流動阻力和能量損失第八章邊界層理論基礎(chǔ)和繞流運動教材內(nèi)容上冊內(nèi)容教材：工程流體力學(xué)_聞德遜主編第九章有壓管流第十章明渠流第十一章孔口、管嘴、閘孔出流及堰流第十二章滲流第十三章射流和流體擴散理論基礎(chǔ)第十四章可壓縮流體的流動教材內(nèi)容下冊內(nèi)容水泵與水泵站第一章緒論§1—1工程流體力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展簡史§1—2連續(xù)介質(zhì)假設(shè)·流體的主要物理性質(zhì)§1—3作用在流體上的力§1—4工程流體力學(xué)的研究方法第一章緒論§1—1工程流體力學(xué)的任

2、務(wù)及其發(fā)展簡史一、流體力學(xué)(fluidmechanics)的定義和任務(wù)§1—1工程流體力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展簡史研究對象研究內(nèi)容研究目的牛頓力學(xué)定律質(zhì)量守恒定律能量守恒定律動量守恒定律環(huán)境市政、給水排水、土木建筑、交通運輸、化工機械、能源資源、水利氣象研究對象為水流，且又側(cè)重于應(yīng)用的，稱為水力學(xué)(hydraulics)。流體力學(xué)是力學(xué)的一個分支，是研究流體運動規(guī)律及其應(yīng)用的一門學(xué)科。液體氣體二、流體力學(xué)發(fā)展簡史1、古代水力學(xué)中國的大運河、都江堰、鄭國渠和靈渠。古羅馬供水管道系統(tǒng)等。公元1360年，元代歐陽玄著《至正河防記》一書，成為世界第一部水利工程書籍；公元前250年，希

3、臘阿基米德(Archimedes，公元前287-前212)《論浮體》，提出了浮體原理，是第一篇闡述流體運動的文獻?！?—1工程流體力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展簡史2、古典流體力學(xué)瑞士歐拉(LeonhardEuler，1707—1783)提出了連續(xù)介質(zhì)假設(shè)；流體運動的描述方法——歐拉法和理想(無粘性)流體運動方程，應(yīng)用微積分的數(shù)學(xué)分析方法來研究流體力學(xué)的問題，奠定了古典流體力學(xué)的基礎(chǔ)，并研究理想流體無旋流動，提出了速度勢概念。法國拉格朗日(JosephLouisLagrange，1736—1813)表述了另一描述流體運動的方法——拉格朗日法；引進流函數(shù)的概念，獲得理想流體無旋流動所

4、應(yīng)滿足的動力學(xué)條件，提出求解這類流體運動的方法，進一步完善了理想流體無旋流動的基本理論。法國工程師納維(LouisMarieHenriNavier，1785—1836)和英國斯托克斯(GeorgeGabrielStokes,1819—1903)建立了不可壓縮實際(粘性)流體的運動方程——納維-斯托克斯方程，提供了研究實際流體運動的基礎(chǔ)。傅里葉(FourierJB)和裴克(FickAE)與牛頓切應(yīng)力公式相對應(yīng)，分別提出了傅里葉熱傳導(dǎo)公式和裴克(第一)擴散定律，為研究流體的傳熱、傳質(zhì)問題提供了基礎(chǔ)。意大利達·芬奇(LeonardedaVinci,1452-1519)《論水的

5、流動和水的測量》。法國帕斯卡(BlaisePascal，1623-1662)通過現(xiàn)場測量，提出了流體靜力學(xué)的基本關(guān)系式，建立了流體中壓強傳遞的帕斯卡定律。英國牛頓(IsaacNewton，1642-1727)提出了著名的牛頓三大運動定律，提出粘性流體切應(yīng)力(剪應(yīng)力)公式。瑞士伯努利(Danielbernoulli，1700—1782)將牛頓力學(xué)和流體物性、壓強概念相結(jié)合，提出了有名的恒定不可壓縮理想流體運動的能量方程——伯努利方程?！?—1工程流體力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展簡史3、現(xiàn)代流體力學(xué)德國尼古拉茲(JohannNikuradse)對采用人工粗糙的管道進行了系統(tǒng)的測定工作

6、，為補充邊界層理論、推導(dǎo)湍流的半經(jīng)驗公式提供了可靠的依據(jù)。1946年電子計算機出現(xiàn)，以計算機為工具的數(shù)值計算方法得到迅速發(fā)展，它繼理論分析和實驗方法之后，成為工程流體力學(xué)的第三種研究方法。英國雷諾(OsborneReynolds,1842—1912)首先闡明了相似原理，促進了理論和實驗的結(jié)合。1883年，他在圓管中進行了一系列的流體流動實驗，發(fā)現(xiàn)流體流動有兩種形態(tài)，即層流和湍流(紊流)，及其判別準(zhǔn)則——特征數(shù)。英國瑞利(LordJohnWilliamRayleigh，1842—1919)首先提出了用量綱分析法求流動相似準(zhǔn)則，這是用理論分析和實驗研究相結(jié)合，來解決工程流體

7、力學(xué)問題的重要方法，在實驗研究中有著重要的意義和作用。匈牙利卡門(TheodoreVonKármán，1881—1963)用動量方程導(dǎo)出邊界層的動量積分方程，解決壁面邊界層的計算問題?！?—1工程流體力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展簡史§1—2連續(xù)介質(zhì)假設(shè)·流體的主要物理性質(zhì)§1—2連續(xù)介質(zhì)假設(shè)·流體的主要物理性質(zhì)1-2-1連續(xù)介質(zhì)假設(shè)一、流體微觀特點流體(fluid)由許多不連續(xù)(continue)的、相隔一定距離的分子(molecule)所組成，而分子則由更小的原子所組成；所有物體的分子和原子都處在永不停息的不規(guī)則運動之中，相互間經(jīng)常碰撞、摻和，進