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《流体力学》2011.12.01.ppt

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《流体力学》2011.12.01.ppt
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2019年9月30日8时47分,Fluid Mechanics,流体力学,,,,,,网站介绍及搜索方法,www.answers.com www.google.com,网站介绍,搜索方法,ANSWERS英文关键词,对不明白的术语,可点击相关链接与论文; GOOGLE采用高级搜索,格式为PDF、PPT和DOC。,中南大学机电工程学院液压所,Fluid Mechanics,目录,流体力学的任务与研究对象 流体力学的发展简史 第1章 流体力学的基本概念 第2章 流体静力学 第3章 流体动力学 第4章 量纲分析与相似准则 第5章 流体阻力和能量损失 第6章 空口、管嘴、管路,流体力学的任务与研究对象,流体力学是研究流体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。,固体有一定的体积和一定的形状; 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。,固体、液体和气体的宏观表象差异:,流体力学的发展简史,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段,公元前2286年-公元前2278年大禹治水——疏壅导滞(洪水归于河)(传说) 公元前300年左右(秦帝国)郑国渠、都江堰、灵渠 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,都江堰位于四川省都江堰市城西,是中国古代建设并使用至今的大型水利工程,被誉为“世界水利文化的鼻祖” 。通常认为,都江堰水利工程于公元前256年左右修建的,是全世界迄今为止,年代最久、唯一使用至今、以无坝引水为特征的宏大水利工程。,秦帝国修建了三条渠:郑国渠、都江堰、灵渠,对于水利工程除了地质要求外,还有三个重要自然因数需要解决。,①汛期的防洪; ②枯水期的正常使用; ③泥沙淤积问题。,,都江堰,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 1612年 伽利略——物体沉浮的基本原理 1650年 帕斯卡——“帕斯卡原理” 1686年 牛顿——牛顿内摩擦定律 1738年 伯努利——理想流体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1877-1878年 Lord Raleigh——在其《声理论》中阐述了“因次方法” 1883年 雷诺——雷诺实验(判断流态)1903年 普朗特——边界层概念(绕流运动)1911年,俄国人A.Federmann和Raibouchinsky分别发现了量纲分析的基本定理1914年,美国人E.Buckingham引入了术语“-定理” 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,第1章 流体力学的基本概念,1.1 流体力学的研究方法,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→实验建模→实验(量纲分析与相似理论) 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。(研究生学习阶段),理论分析方法、实验方法、数值方法相互配合,互为补充,1.2 连续介质假设,刚体:有形状、有体积 液体:无形状、有体积 气体:既无形状、也无体积,1.2 连续介质假设[contd.],假设流体是由一个接一个、连续充满空间的具有确定质量的流体微团(或流体质点)组成的。微团之间无孔洞,在运动过程中相邻微团之间不能超越也不能落后,微团变形过程中相邻微团永远连接在一起。(连续性),,其目的是在流体力学研究中,利用连续函数的概念和场论的方法。,流体力学的模型,①连续介质,流体微元——具有流体宏观特性的最小体积的流体团,②理想流体,不考虑粘性的
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