實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)緒論

1、實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室地址：東校區(qū)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室地址：東校區(qū)A棟棟208風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室：南校區(qū)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室：南校區(qū)222棟棟船池實(shí)驗(yàn)室：南校區(qū)船池實(shí)驗(yàn)室：南校區(qū)215棟棟電話：電話：84113292、39332792流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)分組東校區(qū)實(shí)驗(yàn)，全班共分成1-16組，每組3人南校區(qū)實(shí)驗(yàn)，由于設(shè)備數(shù)量的原因，分成2批，1-8組第一批，9-16組第二批實(shí)驗(yàn)從第10周開始實(shí)驗(yàn)室安全守則實(shí)驗(yàn)室安全實(shí)驗(yàn)室安全緊急情況處理緊急情況處理個人判斷力個人判斷力個人安全個人安全用電安全用電安全其它注意其它注意實(shí)驗(yàn)室安全守則簽名表實(shí)驗(yàn)室安全守則簽名表學(xué)號學(xué)號姓名姓名簽名簽名日期日期是否是否認(rèn)同認(rèn)同12345

2、參考書教材：實(shí)驗(yàn)力學(xué)教材：實(shí)驗(yàn)力學(xué) 尹協(xié)振等尹協(xié)振等 高等教育出版社高等教育出版社 2012參考教材：參考教材：基礎(chǔ)流體實(shí)驗(yàn)徐有恒等復(fù)旦大學(xué)出版社1990實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)基礎(chǔ) 西北工大出版社實(shí)驗(yàn)流體力學(xué) 朱仁慶 楊松林 楊大明 國防工業(yè)出版社 2005船舶原理 盛振邦/劉應(yīng)中上海交通大學(xué)出版社 2007參考書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材： 自編實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)參考書： 水力學(xué)實(shí)驗(yàn) 賀五洲 陳嘉范 李春華 清華大學(xué)出版社 2004 水力學(xué)實(shí)驗(yàn) 張志昌 編著 機(jī)械工業(yè)出版社2006課程內(nèi)容實(shí)驗(yàn)力學(xué)基礎(chǔ)測量原理和儀器設(shè)備流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)力學(xué)基礎(chǔ)（4周）相似理論量綱分析Mathcad 軟件誤差分析與數(shù)據(jù)處理流體力學(xué)顯示技術(shù)和

3、測試技術(shù)流體力學(xué)顯示技術(shù)和測試技術(shù)（1周）流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1周） 船模實(shí)驗(yàn)水池 風(fēng)洞流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器 測壓 測速 測流量流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 管道流動（2周） 流態(tài)變化 局部能量損失 沿程能量損失 孔口出流流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 波浪拖曳水池試驗(yàn) 船?？焖傩詫?shí)驗(yàn) 波浪演示實(shí)驗(yàn) 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) 機(jī)翼壓力分布測試 風(fēng)洞落差系數(shù)測試 飛機(jī)模型升力、阻力測試實(shí)驗(yàn)安排東校區(qū)水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室（3周） 雷諾實(shí)驗(yàn)、沿程阻力、局部阻力、文丘里流量計、孔口出流、動量定律、靜水壓力南校區(qū)實(shí)驗(yàn)室（2周，分批） 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室：船模阻力實(shí)驗(yàn)、螺旋槳敞水實(shí)驗(yàn)、風(fēng)速儀檢定 船池實(shí)驗(yàn)室：風(fēng)洞落差系數(shù)測定、機(jī)翼升力測定、流速儀檢定第

4、一章第一章 緒論緒論實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)研究的地位實(shí)驗(yàn)研究的地位實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)的內(nèi)容實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)的內(nèi)容實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)的主要任務(wù)實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)的主要任務(wù)實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史第一時期第一時期-17世紀(jì)中以前世紀(jì)中以前-以以現(xiàn)場現(xiàn)場原型原型實(shí)驗(yàn)為主實(shí)驗(yàn)為主第二時期第二時期- 17世紀(jì)中到世紀(jì)中到20世紀(jì)初世紀(jì)初-現(xiàn)場現(xiàn)場和和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)并存實(shí)驗(yàn)并存第三時期第三時期-20世紀(jì)初以后世紀(jì)初以后-實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)為主實(shí)驗(yàn)為主 現(xiàn)場觀測現(xiàn)場觀測是對自然界固有的流動現(xiàn)象或已有工是對自然界固有的流動現(xiàn)象或已有工程的全尺寸流動現(xiàn)象，利用各種儀器進(jìn)行系統(tǒng)觀測，程的全尺寸流動

5、現(xiàn)象，利用各種儀器進(jìn)行系統(tǒng)觀測，從而總結(jié)出流體運(yùn)動的規(guī)律，并借以預(yù)測流動現(xiàn)象從而總結(jié)出流體運(yùn)動的規(guī)律，并借以預(yù)測流動現(xiàn)象的演變。過去對天氣的觀測和預(yù)報，基本上就是這的演變。過去對天氣的觀測和預(yù)報，基本上就是這樣進(jìn)行的。樣進(jìn)行的。 不過現(xiàn)場流動現(xiàn)象的發(fā)生往往不能控制，不過現(xiàn)場流動現(xiàn)象的發(fā)生往往不能控制，發(fā)生條件幾乎不可能完全重復(fù)出現(xiàn)，影響到對流動發(fā)生條件幾乎不可能完全重復(fù)出現(xiàn)，影響到對流動現(xiàn)象和規(guī)律的研究；現(xiàn)場觀測還要花費(fèi)大量物力、現(xiàn)象和規(guī)律的研究；現(xiàn)場觀測還要花費(fèi)大量物力、財力和人力。財力和人力。 現(xiàn)場觀測現(xiàn)場觀測Kelvin水波水波Kelvin水波水波 模型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)驗(yàn)在流體力學(xué)中占有重要地

6、位。根據(jù)因在流體力學(xué)中占有重要地位。根據(jù)因次分析和相似理論，把研究對象的尺度改變次分析和相似理論，把研究對象的尺度改變( (放大放大或縮小或縮小) )以便實(shí)驗(yàn)。有些流動現(xiàn)象難于進(jìn)行理論計以便實(shí)驗(yàn)。有些流動現(xiàn)象難于進(jìn)行理論計算解決，有的則不可能做原型實(shí)驗(yàn)算解決，有的則不可能做原型實(shí)驗(yàn)( (成本太高或規(guī)成本太高或規(guī)模太大模太大) )。這時，根據(jù)模型實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)可以用。這時，根據(jù)模型實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)可以用因次分析和相似變換方法像換算單位制那樣的簡單因次分析和相似變換方法像換算單位制那樣的簡單算法求出原型的數(shù)據(jù)。算法求出原型的數(shù)據(jù)。模型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：風(fēng)洞、水槽、水池、水洞、激波管、測實(shí)驗(yàn)設(shè)備

7、：風(fēng)洞、水槽、水池、水洞、激波管、測試管系等。試管系等。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)流體力學(xué) (Experimental Fluid Dynamics, EFD)模型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)驗(yàn)Kelvin水波水波實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史第一時期第一時期-17世紀(jì)中以前世紀(jì)中以前主要成就：主要成就：（1）完整建立了流體靜力學(xué)理論；）完整建立了流體靜力學(xué)理論；（2）提出了流體與物體運(yùn)動之間的相對性原理；）提出了流體與物體運(yùn)動之間的相對性原理；（3）定性地研究了管流與某些無壓流動；）定性地研究了管流與某些無壓流動；（4）發(fā)展了各種流體機(jī)械。）發(fā)展了各種流體機(jī)械。人們主要依靠仔細(xì)的觀察、粗略的測量與效人們主要依

8、靠仔細(xì)的觀察、粗略的測量與效益的比較等相當(dāng)原始的實(shí)驗(yàn)方法去了解各種流動益的比較等相當(dāng)原始的實(shí)驗(yàn)方法去了解各種流動現(xiàn)象?，F(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史阿基米德阿基米德（287-213 B.C）李冰李冰302235B.C李冰曾在都江堰安設(shè)石人水尺，這是中國早期的水位觀測設(shè)施都江堰李冰修都江堰時，曾設(shè)立三個石人水則，以水位竭不至足，盛不沒肩來衡量水量足夠與否。圖中Q1所示者灌區(qū)最低需水量；Q2所示者保證灌區(qū)安全的最高引水量 實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史 對流體力學(xué)學(xué)科的形成作出第對流體力學(xué)學(xué)科的形成作出第一個貢獻(xiàn)的是古希臘的一個貢獻(xiàn)的是古希臘的阿基米德阿基米德(Archi

9、medes, 公元前公元前287212)，他，他建立了包括物理浮力定律和浮體穩(wěn)建立了包括物理浮力定律和浮體穩(wěn)定性在內(nèi)的液體平衡理論，奠定了定性在內(nèi)的液體平衡理論，奠定了流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)。在公元前流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)。在公元前250年發(fā)表學(xué)術(shù)論文年發(fā)表學(xué)術(shù)論文論浮體論浮體，發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了物體在流體中所受浮力的基本原了物體在流體中所受浮力的基本原理理阿基米德原理阿基米德原理。此后千余年。此后千余年間，流體力學(xué)沒有重大發(fā)展。間，流體力學(xué)沒有重大發(fā)展。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史 在科學(xué)研究中主張?jiān)趯?shí)驗(yàn)觀測基礎(chǔ)上再進(jìn)行理論推導(dǎo)。在水文和水力學(xué)理論方面他最先對旋渦的流速分布、突然擴(kuò)大斷面和尾流旋渦

10、、波浪傳播和水躍等進(jìn)行探討或描述，成就遠(yuǎn)超過前人。他又提出水的連續(xù)定律，認(rèn)識到明渠流的邊界阻力，還首先提出關(guān)于流線形物體、降落傘、風(fēng)速表、離心泵等設(shè)想。達(dá)芬奇達(dá)芬奇（1452-1519） 意大利藝術(shù)家、科學(xué)家和工程師，文藝復(fù)興時代的代表人物實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史靜壓強(qiáng)靜壓強(qiáng) 托里拆利托里拆利.（1608-1647）柏斯卡柏斯卡（1623-1662）斯蒂文斯蒂文（1586）容器底面靜壓與上方流容器底面靜壓與上方流體深度有關(guān)體深度有關(guān)伽利略學(xué)生，提出托里伽利略學(xué)生，提出托里拆利公式。發(fā)明水銀壓拆利公式。發(fā)明水銀壓力計力計發(fā)現(xiàn)大氣壓隨高度增加而發(fā)現(xiàn)大氣壓隨高度增加而減少。提出連通器

11、原理和減少。提出連通器原理和柏斯卡定理。柏斯卡定理。 17世紀(jì)，帕斯卡世紀(jì)，帕斯卡(B.Pascal, 1623-1662)闡明了靜止流體中壓闡明了靜止流體中壓力的概念，提出了密力的概念，提出了密閉流體能傳遞壓強(qiáng)的閉流體能傳遞壓強(qiáng)的原理原理帕斯卡原理帕斯卡原理。 但流體力學(xué)尤其是流體動力學(xué)作為一門嚴(yán)密的科學(xué)，卻是但流體力學(xué)尤其是流體動力學(xué)作為一門嚴(yán)密的科學(xué)，卻是隨著經(jīng)典力學(xué)建立了速度、加速度、力、流場等概念，以及質(zhì)隨著經(jīng)典力學(xué)建立了速度、加速度、力、流場等概念，以及質(zhì)量、動量、能量三個守恒定律的奠定之后才逐步形成的。量、動量、能量三個守恒定律的奠定之后才逐步形成的。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體

12、力學(xué)發(fā)展簡史管流管流 沈括沈括（1031-1095）“漏壺”是古代的計時儀器，相當(dāng)于現(xiàn)代的鐘表。沈括浮漏是宋代著名的科學(xué)家沈括在前人成就的基礎(chǔ)上創(chuàng)制的漏壺。隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展，漏壺的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，計時性能也隨之更加科學(xué)。到了宋代其結(jié)構(gòu)由原來的單級壺，發(fā)展到二級甚至多級壺。沈括浮漏就是一組多級壺漏系統(tǒng)：最上層擺設(shè)的稱為求壺，是專為下級壺供水用的水源壺；第二層擺了兩只壺，高的叫負(fù)壺、低的叫廢壺，負(fù)壺的作用是保持水流的穩(wěn)定，并保證水位的指定高度，超水位的多余水則流入廢壺。最下邊的是建壺，由負(fù)壺滴落的穩(wěn)壓水，滴入建壺，并以容納水量的多少，來顯示時刻。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史流體機(jī)械方面

13、：流體機(jī)械方面： 風(fēng)帆風(fēng)帆水車水車風(fēng)車風(fēng)車鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)第二時期第二時期-17世紀(jì)中到世紀(jì)中到20世紀(jì)初世紀(jì)初主要成就：主要成就：（1）發(fā)展了基本實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器；）發(fā)展了基本實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器；（2）發(fā)現(xiàn)了伯努利定律、達(dá)西定律、湍流、空化；）發(fā)現(xiàn)了伯努利定律、達(dá)西定律、湍流、空化；（3）研究物體運(yùn)動受到的力；）研究物體運(yùn)動受到的力；（4）圓管層流；）圓管層流；（5）提出）提出動力相似理論動力相似理論實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史開始發(fā)展實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)所需儀器、設(shè)備和技術(shù)；逐步開展實(shí)驗(yàn)研究。開始發(fā)展實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)所需儀器、設(shè)備和技術(shù)；逐步開展實(shí)驗(yàn)研究。達(dá)西1.奠定比托管構(gòu)型2.確定管流達(dá)西公式3.達(dá)

14、西滲流定律4.求謝才系數(shù)35比托管1732年，法國皮托發(fā)明比托管達(dá)西發(fā)明了沿流動方向布置的靜壓管36達(dá)西公式1839年 德國工程師 哈根 發(fā)表黃銅管（D6cm,L1m)的水流結(jié)果1840年 生物學(xué)家 泊肅葉 發(fā)表玻璃毛細(xì)管的水流實(shí)驗(yàn)結(jié)果1845年 德國數(shù)學(xué)家 魏斯貝奇 用量綱分析方法推導(dǎo)圓管沿程阻力公式，但其系數(shù)含糊不清，無法工程上使用1857年 達(dá)西設(shè)計了各種材料，各種規(guī)格的管道D=1.2-50cm,L=100m,材質(zhì)為玻璃，鑄鐵，生鐵，鉛管等等，總結(jié)水流阻力變化規(guī)律37滲流定律達(dá)西負(fù)責(zé)設(shè)計和建造第戎市公共泉水工程，系統(tǒng)研究了地下水流動和飲用水沙層過濾規(guī)律。設(shè)計了著名的柱狀沙桶滲流試驗(yàn)裝置3

15、8人工明渠流實(shí)驗(yàn)V=C*sqrt(R*J) 謝才公式18世紀(jì)末水力工程師尋找了80年的C，但均未成功達(dá)西用系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)方法解決450m長，底寬2m的木質(zhì)棱柱明渠渠底可調(diào)坡度76m2的引水池，其水源由4個閘門從運(yùn)河入口處12個方形均勻孔導(dǎo)流流量計，深度儀，畢托管，浮子測速儀各種截面形狀，各種壁面材料，歷時7年39達(dá)西公式（1858年）滲流定律（1856年）實(shí)施明渠流實(shí)驗(yàn)（1855-1857）都是在去世前3年，身體虛弱的狀態(tài)下完成的，令人肅然起敬1891年，曼寧根據(jù)達(dá)西助手巴贊的結(jié)果，總結(jié)出曼寧公式40實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史阻力阻力 伽里略伽里略(1264-1642) 1632年

16、演示了運(yùn)動物體在空氣中受到阻力的實(shí)年演示了運(yùn)動物體在空氣中受到阻力的實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)。1638年用雙擺研究阻力與速度的關(guān)系。結(jié)果不合理！年用雙擺研究阻力與速度的關(guān)系。結(jié)果不合理！惠更斯惠更斯(1629-1695) 1690年用更精確的方法得到正確的結(jié)果。年用更精確的方法得到正確的結(jié)果。牛頓牛頓(1642-1727) 1687年用擺和落球在水和空氣中得到與理論一致年用擺和落球在水和空氣中得到與理論一致的結(jié)果。的結(jié)果。馬里奧特馬里奧特(1620-1684) 1686年測量水中平板的阻力；發(fā)明了測力天年測量水中平板的阻力；發(fā)明了測力天平。平。 牛頓牛頓(I.Newton，16421727)于于1687年出版

17、了年出版了自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理理。牛頓在科學(xué)上最卓越的貢獻(xiàn)。牛頓在科學(xué)上最卓越的貢獻(xiàn)是微積分和經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)建。是微積分和經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)建。 牛頓研究了在流體中運(yùn)動的牛頓研究了在流體中運(yùn)動的物體所受到的阻力，得到阻力與物體所受到的阻力，得到阻力與流體密度、物體迎流截面積以及流體密度、物體迎流截面積以及運(yùn)動速度的平方成正比的關(guān)系。運(yùn)動速度的平方成正比的關(guān)系。 建立了流體建立了流體內(nèi)摩擦定律內(nèi)摩擦定律，為粘性，為粘性流體力學(xué)初步奠定了理論基礎(chǔ)。流體力學(xué)初步奠定了理論基礎(chǔ)。 但是，牛頓還沒有建立起流體動力學(xué)的理論但是，牛頓還沒有建立起流體動力學(xué)的理論基礎(chǔ)，他提出的許多力學(xué)模型和結(jié)論同實(shí)際情

18、形基礎(chǔ)，他提出的許多力學(xué)模型和結(jié)論同實(shí)際情形還有較大的差別。還有較大的差別。 實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史定理定理 伯努利伯努利, D（子）（子） 1738年提出定常無粘不可壓伯努利方程；年提出定常無粘不可壓伯努利方程；伯努利伯努利, J （父）（父）1742年完善推廣到非定常伯努利方程；年完善推廣到非定常伯努利方程；歐拉歐拉1757 年推廣年推廣到可壓縮流，以及沿流線的伯努利方程；到可壓縮流，以及沿流線的伯努利方程；1856年年達(dá)西達(dá)西用沙土做滲流實(shí)驗(yàn)，得出達(dá)西定律。用沙土做滲流實(shí)驗(yàn)，得出達(dá)西定律。1883年年雷諾雷諾在不同管徑管子中做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩種流態(tài)在不同管徑管子中做實(shí)驗(yàn)，發(fā)

19、現(xiàn)兩種流態(tài)-層流和湍層流和湍流。流。1894年年桑尼克羅夫特、巴納比桑尼克羅夫特、巴納比在船舶螺旋槳背面發(fā)現(xiàn)空泡現(xiàn)象。在船舶螺旋槳背面發(fā)現(xiàn)空泡現(xiàn)象。瑞士伯努利家族家族成就最大者流體動力學(xué)(1738年)，給出“伯努利定理”等流體動力學(xué)的基礎(chǔ)理論；研究彈性弦的橫向振動問題(17411743年)，提出聲音在空氣中的傳播規(guī)律(1762年)懸鏈線問題（1690年），曲率半徑公式（1694年），“伯努利雙紐線”（1694年），“伯努利微分方程”（1695年），“等周問題”（1700年），“伯努利數(shù)”、“伯努利大數(shù)定理”等指數(shù)運(yùn)算也是他發(fā)明的。例如解決懸鏈線問題（1691年），提出洛必塔法則（1694年）、

20、最速降線（1696年）和測地線問題（1697年），給出求積分的變量替換法（1699年），研究弦振動問題（1727年），出版積分學(xué)數(shù)學(xué)講義（1742年） 伯努利（伯努利（D.Bernoulli，17001782）在）在1738年出版了名著年出版了名著Hydrodynamics，從經(jīng)典，從經(jīng)典力學(xué)的能量守恒出發(fā)，研究供力學(xué)的能量守恒出發(fā)，研究供水管道中水的流動，精心地安水管道中水的流動，精心地安排了實(shí)驗(yàn)并加以分析，建立了排了實(shí)驗(yàn)并加以分析，建立了流體位勢能、壓強(qiáng)勢能和動能流體位勢能、壓強(qiáng)勢能和動能之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系伯努利伯努利方程。方程。柏林科學(xué)院院士，巴黎科學(xué)院院士，英國皇家學(xué)

21、會會員哞 流體力學(xué)發(fā)展過程流體力學(xué)發(fā)展過程 雷諾雷諾(O.Reynolds，1842-1912) 1883年用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了粘年用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了粘性流體的兩種流動狀態(tài)性流體的兩種流動狀態(tài)層層流和紊流的客觀存在，找到流和紊流的客觀存在，找到了實(shí)驗(yàn)研究粘性流體流動規(guī)了實(shí)驗(yàn)研究粘性流體流動規(guī)律的相似準(zhǔn)則數(shù)律的相似準(zhǔn)則數(shù)雷諾數(shù)，雷諾數(shù)，以及判別層流和紊流的臨界以及判別層流和紊流的臨界雷諾數(shù)，為流動阻力的研究雷諾數(shù)，為流動阻力的研究奠定了基礎(chǔ)。奠定了基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史管流管流泊肅葉泊肅葉1840 年，年，哈根哈根1829 年同期一起通過管流實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)流量和壓年同期一起通過管流實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

22、流量和壓降梯度與管徑降梯度與管徑4次方成正比，稱為泊肅葉次方成正比，稱為泊肅葉-哈根公式。哈根公式。1860年年哈根巴克哈根巴克做了端緣效應(yīng)修正。做了端緣效應(yīng)修正。1914年年斯坦頓斯坦頓、潘內(nèi)爾潘內(nèi)爾測量了管內(nèi)速度分布。測量了管內(nèi)速度分布。1860年年哈根巴克哈根巴克用此方法確定了粘性，成為一種標(biāo)準(zhǔn)方法。用此方法確定了粘性，成為一種標(biāo)準(zhǔn)方法。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史儀器儀器 1732年年畢托畢托發(fā)明測量總壓的畢托管；發(fā)明測量總壓的畢托管；普朗特普朗特1905年發(fā)明風(fēng)速管。年發(fā)明風(fēng)速管。1872年年柯尼?？履嵯０l(fā)明微壓計；發(fā)明微壓計；1915年年泰勒泰勒發(fā)明多管壓力計。發(fā)明多管

23、壓力計。1929年年范德林格齊南范德林格齊南發(fā)明了五孔方向儀。發(fā)明了五孔方向儀。1799年年文丘利文丘利發(fā)現(xiàn)文丘利管現(xiàn)象；發(fā)現(xiàn)文丘利管現(xiàn)象；1888年年赫謝爾赫謝爾將其用于測量流將其用于測量流量。量。 普朗特普朗特(L. Prandtl，18751953) 從從1904年到年到1921年逐步將年逐步將N-S方程作了簡化，從推理、數(shù)學(xué)論證方程作了簡化，從推理、數(shù)學(xué)論證和實(shí)驗(yàn)測量等各個角度，建立了邊和實(shí)驗(yàn)測量等各個角度，建立了邊界層理論，解釋了阻力產(chǎn)生的機(jī)制界層理論，解釋了阻力產(chǎn)生的機(jī)制。以后又針對航空技術(shù)和其他工程。以后又針對航空技術(shù)和其他工程技術(shù)中出現(xiàn)的紊流邊界層，提出混技術(shù)中出現(xiàn)的紊流邊界層

24、，提出混合長度理論。合長度理論。1918-1919年間，論年間，論述了大展弦比的有限翼展機(jī)翼理論述了大展弦比的有限翼展機(jī)翼理論，對現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展作出了重，對現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。要的貢獻(xiàn)。普朗特，馮卡門，錢學(xué)森實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史水實(shí)驗(yàn)水實(shí)驗(yàn)1756年年拜德爾拜德爾建成建成10米長水池；米長水池；1775年年達(dá)朗伯達(dá)朗伯在水池中做了大量在水池中做了大量船舶實(shí)驗(yàn)；船舶實(shí)驗(yàn)；1852年年雷什雷什通過波浪實(shí)驗(yàn)，提出重力相似的雷什弗洛通過波浪實(shí)驗(yàn)，提出重力相似的雷什弗洛德數(shù)；德數(shù)；1872年年弗洛德弗洛德主持建成主持建成85144米水槽，開展了大量船舶實(shí)驗(yàn)和米水槽

25、，開展了大量船舶實(shí)驗(yàn)和波阻實(shí)驗(yàn)波阻實(shí)驗(yàn)1896年年帕爾森斯帕爾森斯建造第一座水洞。建造第一座水洞。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史高速空氣實(shí)驗(yàn)高速空氣實(shí)驗(yàn)1742年年羅賓斯羅賓斯用自制彈道擺測圓球阻力（用自制彈道擺測圓球阻力（M=1.05），發(fā)現(xiàn)高速時），發(fā)現(xiàn)高速時阻力比牛頓值大阻力比牛頓值大3倍。后來，倍。后來，赫頓、迪戴恩赫頓、迪戴恩做了大量類似實(shí)驗(yàn)。做了大量類似實(shí)驗(yàn)。1785年年帕金森帕金森正確指出阻力增加是由于可壓縮性影響。正確指出阻力增加是由于可壓縮性影響。1865-1870巴什福恩巴什福恩用自制電準(zhǔn)確記錄了炮彈速度和阻力，這是第用自制電準(zhǔn)確記錄了炮彈速度和阻力，這是第一個做

26、高速實(shí)驗(yàn)的人，他的標(biāo)準(zhǔn)彈頭阻力表直用到一個做高速實(shí)驗(yàn)的人，他的標(biāo)準(zhǔn)彈頭阻力表直用到20世紀(jì)初。世紀(jì)初。1899年年維埃耶維埃耶建造第一個激波管，用于研究礦井爆炸。建造第一個激波管，用于研究礦井爆炸。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史流動顯示流動顯示 鋁粉（鋁粉（戴爾戴爾 1843 ）牛奶（牛奶（海雷斯海雷斯 1911 、艾爾頓艾爾頓 1908 ）煙（煙（馬赫馬赫 1899 、馬雷馬雷 1899）煙風(fēng)洞（煙風(fēng)洞（利皮希、布朗利皮希、布朗 1937 ）獨(dú)立獨(dú)立紋影法（紋影法（特普勒特普勒 1864 測火花、爆炸）測火花、爆炸）陰影法（陰影法（德沃夏克德沃夏克 1880；博伊斯；博伊斯 189

27、3 測子彈）測子彈）干涉法（干涉法（ 1887馬赫馬赫 E (父父) 1889馬赫馬赫 L (子子) 測得子彈超聲速照片）測得子彈超聲速照片）1959年年戈達(dá)德戈達(dá)德推廣煙風(fēng)洞到超聲速風(fēng)洞推廣煙風(fēng)洞到超聲速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史相似理論相似理論 斯托克斯斯托克斯 1851年從微分方程出發(fā)研究相似理論；年從微分方程出發(fā)研究相似理論；赫姆霍茲赫姆霍茲 1873年進(jìn)一步發(fā)展理論；年進(jìn)一步發(fā)展理論；瑞利瑞利 1892年和年和1904年用量綱分析求流動相似參數(shù)；年用量綱分析求流動相似參數(shù)；白金漢白金漢 1914年首次顯式地敘述年首次顯式地敘述 定理；定理；布里奇曼布里奇曼 1922年完整地敘述并證明了年完整地敘述并證明了 定理，為流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)奠定理，為流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)奠定了理論基礎(chǔ)。定了理論基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史航空航空1871年年韋納姆韋納姆設(shè)計并建造了第一座低速風(fēng)洞；設(shè)計并建造了第一座低速風(fēng)洞；1884年年菲利普斯菲利普斯改造了試驗(yàn)段，并正式做模型試驗(yàn)；改造了試驗(yàn)段，并正式做模型試驗(yàn)；1889年年 利連撒爾利連撒爾用彈簧測量空氣動力；用彈簧測量空氣動力；1917年年 普朗特普朗特建造第一座現(xiàn)代回流式風(fēng)洞；建造第一座現(xiàn)代回流式風(fēng)洞；實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展簡史第三時期第三時期-20世紀(jì)初以后世紀(jì)初以后主要成就：主要成就：（1）進(jìn)