流體力學(xué) 0引言

流體力學(xué)

FluidDynamics主講：朱智瑩講師關(guān)于本課程授課內(nèi)容第一章、緒論第二章、流體靜力學(xué)第三章、流體運(yùn)動學(xué)第四章、流體動力學(xué)第五章、量綱分析與相似原理第六章、粘性流體動力學(xué)基礎(chǔ)第七章、壓力管路孔口和管嘴出流第八章、理想不可壓縮流體平面流動第九章、非牛頓流體流體力學(xué)的發(fā)展簡況●4000多年前的“大禹治水”的故事——順?biāo)?，治水須引?dǎo)和疏通。●秦朝在公元前256—公元前210年修建了我國歷史上的三大水利工程（都江堰、鄭國渠、靈渠）●西漢時(shí)的計(jì)時(shí)工具“銅壺滴漏”——孔口出流?！穹?，是一種刮板式連續(xù)提水機(jī)械，是我國古代最著名的農(nóng)業(yè)灌溉機(jī)械之一。

在我國，水利事業(yè)的歷史十分悠久:●隋朝（公元587—610年）完成的南北大運(yùn)河●隋朝工匠李春在冀中洨河修建（公元605—617年）的趙州石拱橋——拱背的4個(gè)小拱，既減壓主拱的負(fù)載，又可宣泄洪水?！袂宄赫觊g，何夢瑤在《算迪》一書中提出流量等于過水?dāng)嗝婷娣e乘以斷面平均流速的計(jì)算方法。公元前2280年中國的大禹治水中國四川都江堰水利工程銅壺滴漏給水壺受水壺刻劍（浮標(biāo)）穩(wěn)壓滴漏壺水車公元前3世紀(jì)阿基米德浮力定律。

其《流體靜力學(xué)》和《論浮體》是人類最早的流體力學(xué)專著。阿基米德（Archimedes287-212B.C.希臘)

他第一個(gè)闡明了相對密度的概念，發(fā)現(xiàn)了各種不同的物體有不同的比重——比重原理；

發(fā)現(xiàn)了流體靜力學(xué)的基本原理——浮力定律。

他證明了任何一種液體的液面，在靜止時(shí)與地球表面呈同一曲面，此曲面的中心即地心。15世紀(jì)末和16世紀(jì)初著名物理學(xué)家和藝術(shù)家列奧德·達(dá)·芬奇在米蘭附近設(shè)計(jì)建造了一個(gè)小的水渠，系統(tǒng)地研究沉浮、孔口出流、物體的運(yùn)動阻力等問題，促進(jìn)了這一時(shí)期水力學(xué)和流體力學(xué)的發(fā)展。

達(dá)·芬奇是湍流研究、鈍體繞流研究的先驅(qū)，是開創(chuàng)者。

17世紀(jì)帕斯卡闡明了靜止流體中壓力的概念。

他發(fā)現(xiàn)帕斯卡定律，即：由于液體的流動性，封閉容器中的靜止流體的某一部分發(fā)生的壓強(qiáng)變化，將毫無損失地傳遞至流體的各個(gè)部分和容器壁。Newton（1642-1727）他在《原理》一書中討論了流體的阻力、波浪運(yùn)動等問題，有了與近代較接近的流體力學(xué)理論。伯努利（D.Bernouli1700－1782，瑞士）1738年在其《流體動力學(xué)》一書中最早引用流體力學(xué)的名字。該書首先建立了流體位置高度、壓強(qiáng)和動能之間的普遍關(guān)系——伯努利方程。

他可稱為理論流體力學(xué)奠基人，1755年在其《流體運(yùn)動的一般原理》一書中提出了速度勢的概念，建立了連續(xù)性方程和理想流體運(yùn)動微分方程，并將其應(yīng)用于人體的血液流動。歐拉（L.Euler,1707-1783,瑞士）

在前人的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展了流體力學(xué)的解析方法，嚴(yán)格地論證了速度勢的存在，并提出了流函數(shù)的概念，運(yùn)用這些概念可將復(fù)雜的流體力學(xué)問題轉(zhuǎn)化為純數(shù)學(xué)問題。拉格朗日（Lagrange,1736-1813）19世紀(jì)末，理論與實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)開始結(jié)合雷諾（O.Reynolds，1842－1912，愛爾蘭）發(fā)現(xiàn)了兩種流動狀態(tài)。層流湍流納維（L.Navier）和斯托克斯（G.Stokes）建立了粘性流體運(yùn)動方程。

（納維（L.Navier):1785－1836，法國）

（斯托克斯（G.Stokes）1819－1903，英國）

現(xiàn)代意義上的流體力學(xué)形成于20世紀(jì)初。

以普朗特（L.Prandtl，1875－1953，德國）邊界層理論為標(biāo)志。我國科學(xué)家在近代流體力學(xué)上的貢獻(xiàn)：錢學(xué)森在空氣動力學(xué)方面的新理論周培源紊流理論吳仲華翼柵的三元流理論為什么學(xué)習(xí)流體力學(xué)汽車阻力汽車發(fā)明于19世紀(jì)末。

當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為汽車高速前進(jìn)時(shí)的阻力主要來自車前部對空氣的撞擊。因此早期的汽車后部是陡峭的，稱為箱型車。箱型車的阻力系數(shù)CD很大，約0.8。

空氣阻力系數(shù):又稱風(fēng)阻系數(shù)，是計(jì)算汽車空氣阻力的一個(gè)重要系數(shù)。它是通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和下滑實(shí)驗(yàn)所確定的一個(gè)數(shù)學(xué)參數(shù),用它可以計(jì)算出汽車在行駛時(shí)的空氣阻力?？諝庾枇κ瞧囆旭倳r(shí)所遇到最大的也是最重要的外力。

風(fēng)洞就是用來產(chǎn)生人造氣流(人造風(fēng))的管道。

實(shí)際上，汽車阻力主要取決于后部形成的尾流。

20世紀(jì)30年代起，人們開始運(yùn)用流體力學(xué)原理，改進(jìn)了汽車的尾部形狀，出現(xiàn)了甲殼蟲型，阻力系數(shù)下降至0.6。

50～60年代又改進(jìn)為船型，阻力系數(shù)為0.45。

80年代經(jīng)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究后，進(jìn)一步改進(jìn)為魚型，阻力系數(shù)為0.3。后來又出現(xiàn)楔型，阻力系數(shù)為0.2。90年代以后，科研人員研制開發(fā)了氣動性能更優(yōu)良的未來型汽車，阻力系數(shù)僅為0.137。生活小貼士——請不要越過安全線如何學(xué)好流體力學(xué)1.掌握從一般到特殊的學(xué)習(xí)方法1.掌握從一般到特殊的學(xué)習(xí)方法;2.在掌握“三基”上下功夫;3.認(rèn)真聽課，適當(dāng)記筆記;

4.作好預(yù)習(xí)，有準(zhǔn)備地聽課;