水力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展規(guī)律

1、第一章第一章 緒緒 論論 1-1 1 水力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展規(guī)律水力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展規(guī)律 一.水力學(xué)的任務(wù) （1）研究液體（主要是水）的平衡； （2）研究液體機械運動規(guī)律及其實際應(yīng)用。 二二. . 水力學(xué)的發(fā)展簡史水力學(xué)的發(fā)展簡史 四千年前的“大禹治水”，就已認(rèn)識到治水必須順?biāo)?性，應(yīng)引導(dǎo)疏通； 我國歷史上的三大水利工程都江堰、鄭國渠、靈渠，距 今2210-2250多年，當(dāng)時對明渠水流和堰流的認(rèn)識都已經(jīng) 達(dá)到了相當(dāng)高的水平，尤其是都江堰，為世界著名治水 工程的歷史典范，頌揚至今。 流體力學(xué)的理論發(fā)展：流體力學(xué)的理論發(fā)展：16871687年牛頓的年牛頓的原理原理使流體力學(xué)開始變?yōu)榱W(xué)中的一個獨立

2、分支。使流體力學(xué)開始變?yōu)榱W(xué)中的一個獨立分支。 17831783年瑞士數(shù)學(xué)家伯諾里在年瑞士數(shù)學(xué)家伯諾里在流體動力學(xué)流體動力學(xué)中提出了伯諾里方程；中提出了伯諾里方程； 17551755年歐拉在年歐拉在流體運動的一般原理流體運動的一般原理中提出理想流體概念，并建立了理想中提出理想流體概念，并建立了理想 流體基本方程和連續(xù)方程，同時提出了速度勢的概念；流體基本方程和連續(xù)方程，同時提出了速度勢的概念； 17811781年拉格朗日首先引進(jìn)了流函數(shù)的概念；年拉格朗日首先引進(jìn)了流函數(shù)的概念； 18261826年法國工程師年法國工程師NavierNavier，18451845年英國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家年英國數(shù)學(xué)家

3、、物理學(xué)家StokesStokes提出了著名提出了著名 的的N-SN-S方程；方程； 18761876年雷諾發(fā)現(xiàn)了流體流動的兩種流態(tài)：層流和紊流；年雷諾發(fā)現(xiàn)了流體流動的兩種流態(tài)：層流和紊流； 18581858年亥姆霍茲指出了理想流體中旋渦的許多基本性質(zhì)及旋渦運動理論，并年亥姆霍茲指出了理想流體中旋渦的許多基本性質(zhì)及旋渦運動理論，并 于于18871887年提出了脫體繞流理論；年提出了脫體繞流理論； 1919世紀(jì)末，相似理論提出，使實驗和理論分析緊密結(jié)合；世紀(jì)末，相似理論提出，使實驗和理論分析緊密結(jié)合； 19041904年普朗特提出了邊界層理論；年普朗特提出了邊界層理論； 2020世紀(jì)世紀(jì)6060

4、年代以后，計算問題得到了很大的發(fā)展，流體力學(xué)不斷地得到了完年代以后，計算問題得到了很大的發(fā)展，流體力學(xué)不斷地得到了完 善與提高。善與提高。1-2 1-2 液體的主要物理性質(zhì)及作用于液體上的力液體的主要物理性質(zhì)及作用于液體上的力一. 液體的質(zhì)量和密度二液體的重量和容重（重度）三液體的黏滯性 體積彈性系數(shù) VdVdpK1五液體的表面張力 毛細(xì)現(xiàn)象：由于表面張力作用，玻璃管中液面 和與之連同的大容器中的液面不在同一水平面上，這種現(xiàn)象叫毛細(xì)現(xiàn)象。 四液體的壓縮性 體積壓縮系數(shù) dpVdV六作用于液體上的力六作用于液體上的力 按物理性質(zhì)：重力、慣性力、彈性 力、磨擦力、表面張力。 按特點分： 質(zhì)量力和表

5、面力。1-3 1-3 液體的基本特征和連續(xù)介質(zhì)的概念液體的基本特征和連續(xù)介質(zhì)的概念一液體的基本特征一液體的基本特征 在水力學(xué)中，認(rèn)為液體是連續(xù)充滿其所占據(jù)空間毫無空隙的連續(xù)體。 二連續(xù)介質(zhì)假設(shè)二連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 假設(shè)液體是一種連續(xù)充滿其所占據(jù)空間的連續(xù)體,水力學(xué)所研究的液體是連續(xù)介質(zhì)的連續(xù)流動。三理想液體的概念三理想液體的概念 理想液體就是把水看做是絕對不可壓縮、不能膨脹、沒有粘滯性、沒有表面張力的連續(xù)介質(zhì)。 1-4 1-4 水力學(xué)的研究方法水力學(xué)的研究方法 理論分析： 數(shù)值計算： 實驗研究： 理論分析：理論分析： 將普遍規(guī)律、公理，如：將普遍規(guī)律、公理，如： 牛頓定律 能量守恒原理 力系的平衡定律 動能定律 動量定律等 用于液體分析中，建立液體微分方程、積分方程，優(yōu)化方程，結(jié)合邊界條件、限定條件求解。 數(shù)值計算：數(shù)值計算： 利用計算機技術(shù)，數(shù)值求解描述液體運動的微分方程、積分方程等，得到問題的數(shù)值解 例如，水力學(xué)實驗研究例如，水力學(xué)實驗研究 實驗研究：實驗研究： 對有關(guān)問