流体力学第0章-绪论课件.ppt
China University of Petroleum 手机：手机：134 0610 6299 Email：办公室：工科楼办公室：工科楼B-720Fluid Mechanics1China University of Petroleum第第0 0章章 绪论绪论20 绪论0.1 0.1 流体力学的定义流体力学的定义研究对象研究对象：流体，包括液体液体和气体气体。定义定义：流体力学属于力学的一个分支。它研究流体的平衡和运动的基本规律，以及流体和固体之间相互作用规律的一门科学。力学流体力学固体力学一般力学理论流体力学工程流体力学水力学30 绪论研究方法研究方法：建立力学模型（通常是对实际流动问题的合理简化）；运用物理学的基本定律结合流动的特点推导相应的数学方程：用数学分析方法结合初始与边界条件求解方程；检验和解释求解结果。优点：普适性好缺点：数学难度大，分析解有限（1）理论分析方法理论分析方法：在相似理论的指导下，在实验室内建立模型实验装置；用流体测量技术测量模型实验中的流动参数；处理和分析实验数据并将它归纳为经验公式。优点：发现新现象、新原理，验证其它方法得到的结论缺点：普适性差（2）实验研究方法实验研究方法：40 绪论对流体力学数学方程作简化和数值离散化，编制程序作数值计算，将计算结果与实验或理论解析结果比较。常用的方法有：有限差分法、有限元法、有限体积法、边界元法、谱分析法等。优点：应用面广泛，结果直观数值实验缺点：近似性、不稳定性 以上三种方法的关系是相互配合、互为补充的。只有将它们结合起来才能适应现代流体力学研究和工程应用的需要。（3）数值计算方法数值计算方法：50 绪论0.2 0.2 流体力学的发展简史流体力学的发展简史1、古代、古代16世纪世纪人类对流体的认识最早是从水开始的。建造许多水利工程，积累了丰富的经验，对水流的运动规律，已有相当的认识，虽有很多经验，却却未未能能从从理理论论上上加加以以提提高高。有明确记载的最早的流体力学原理是在公元前250年，古希腊物理学家、数学家阿基米德（公元前287-212）发表了一篇“论浮体”的论文，提出了浮力定律，这是最早的水力学著作。这一阶段流体力学尚未形成系统的理论。2、16世纪世纪19世纪初世纪初特别是英国工业革命后，流体力学迅速发展流体力学迅速发展,成为一门独立学科成为一门独立学科。帕斯卡定律，牛顿内摩擦定律，欧拉运动方程，N-S方程，为流体力学奠定了理论基础。实际问题的需要，开始出现实验研究手段，伯诺利（1700-1782）通过大量实验，总结和导出了伯诺利方程。这一时期，形成了两个发展方向：一个是理论流体力学，一个是实用水力学。60 绪论3、19世纪末世纪末20世纪初世纪初工业生产的飞速发展，加速了流体力学的发展加速了流体力学的发展。研究的重点不再局限于水，对其它流体（油、空气等）研究也受到重视。相似理论和量纲分析促使了理论和实验两种研究方法的结合。雷诺对流动状态的研究，发现了层流和紊流，另外普朗特、尼古拉兹、儒可夫斯基等为流体力学的不断完善作出了卓越的贡献。4、20世纪世纪60年代以后年代以后流体力学形成许多分支或交叉学科，研究领域不断扩大和加深研究领域不断扩大和加深。计算流体力学，实验流体力学，可压缩气体力学，磁流体力学，非牛顿流体力学，生物流体力学，多相流体力学，物理-化学流体力学，渗流力学，流体机械流体力学等。70 绪论0.3 0.3 流体力学的应用流体力学的应用自然界中流体的存在是很普遍的，因而决定了流体力学这门学科应用的广泛性。地球上海洋江湖总面积占地球表面的70.8%。各种生物体内都含有大量水：人体里含水占体重的 ，鱼体里含水达 ，某些蔬菜含水高达 。在水利、航空航天、造船、机械、石油、冶金、化工、交通、环保、生物、土木和建筑、体育等部门中有着广泛的应用。8 船舶海洋船舶海洋 航空航天航空航天 流体力学的应用举例9 大气大气环环流流 水利枢水利枢纽纽 10 石油工石油工业业 流体机械流体机械 11 建筑建筑桥桥梁梁 仿生推仿生推进进 12 环环境保境保护护 交通堵塞交通堵塞 13 人体生命人体生命 冶金工冶金工业业 14 体育运体育运动动 化工化工过过程程 150 绪论0.4 0.4 本课的要求本课的要求几条具体要求几条具体要求：n 听课听课：认真听讲，注重概念的物理意义、问题的分析方法和思路；n 作业作业：按时完成作业、不准抄袭。做题要写出已知、求、解，并用直尺画图已知、求、解，并用直尺画图，字体工整、清楚。n 实验实验：实验前要预习工程流体力学实验指导书，做完实验后写出实验报告。0.5 0.5 几点说明几点说明n 总学时总学时：64（讲课56学时实验8学时）n 成绩评定成绩评定：平时（作业、实验、考勤）期末 总成绩n 先修课程先修课程：大学物理，高等数学，理论力学（或工程力学），等流体力学是一门技术基础课技术基础课。要求牢固掌握流体力学的基本概念、基本理论及其在工程实际中的简单应用。为进一步阅读专门文献和学习专业课打下基础。160 绪论0.6 0.6 教材及参考书教材及参考书参考书参考书：1.郑洽馀，鲁钟琪流体力学机械工业出版社，19802Frank M.White.流体力学(第5版).清华大学出版社，20043潘文全工程流体力学清华大学出版社，19884潘文全流体力学基础（上下册）机械工业出版社，19805张兆顺、崔桂香流体力学清华大学出版社19996周光炯、严宗毅等流体力学（上下册）高等教育出版社，20007吴望一流体力学（上下册）北京大学出版社，19838Prandtl,L,Oswatitsch,K,Wieghardt,K.流体力学概论（中译本），19849Batchelor,G.K.An Introduction to Fluid Dynamics.Cambridge University Press.1994(流体动力学引论，中译本，1997)10Landau,L.D.&Lifshitz,E.M.Fluid Mechanics.Reprinted by Beijng World Publishing Corporation,1999 教材教材：倪玲英.工程流体力学.中国石油大学出版社，2012 袁恩熙工程流体力学石油工业出版社，1986 提高提高 流体流体力学力学修养修养理论理论性较性较强强难度难度适中适中17
