流体力学发展史及其在实际工程中的应用
流体力学在工程中的应用
流体力学在工程中的应用流体力学是一门研究流体（液体和气体）运动及其与周围环境相互作用的科学。
这门学科不仅对于基础科学研究具有重要意义，同时也在工程技术中扮演着至关重要的角色。
无论是在航空航天、汽车、土木工程还是化工等领域，流体力学的原理和应用都渗透在多个方面。
本文将探讨流体力学在不同工程领域中的应用实例，并解释这些应用所依赖的基本理论。
航空航天工程中的流体力学航空航天工程是流体力学应用最为显著的领域之一。
在飞行器设计过程中，必须考虑气动性能，确保飞行器能够在高速流动的空气中平稳飞行。
流体力学在这一领域的主要应用包括：气动外形设计：飞机和导弹等航空器的外形设计需要确保良好的气动特性，以减少阻力和增加升力。
为了实现这一目标，工程师们运用计算流体动力学（CFD）技术，模拟不同形状对气流的影响，优化外形设计。
风洞测试：为了验证航空器设计的有效性，往往需要在风洞中进行测试。
通过对模型施加不同风速并测量空气压力分布，研究人员可以获得关于升力、阻力及气流分离等关键参数的数据。
这些实验结果为实际飞行器的设计提供了重要依据。
飞行控制：现代飞机使用高度复杂的控制系统，流体力学在其开发中起到关键作用。
例如，通过分析控制面（如副翼、升降舵等）的气动效果，可以改善飞机的操控性能，提高安全性。
汽车工程中的流体力学汽车行业同样受益于流体力学的研究。
在设计车辆时，工程师需要关注车辆与空气之间的相互作用，从而降低燃油消耗和提高车辆性能。
具体应用包括：空气动力学优化：汽车设计过程中，对车身形状进行优化以减少空气阻力，是提高燃油经济性的重要手段。
通过数值模拟与实际风洞试验相结合，工程师能够评估不同车身设计对空气阻力的影响，从而选择最佳方案。
冷却系统设计：发动机及其部件在工作过程中会产生大量热量，因此必须有效冷却。
流体力学原理被用于设计散热器和冷却通道，以确保引擎在最佳温度范围内运行，从而提高性能和可靠性。
排放控制：随着环保要求日益严格，汽车排放控制愈发重要。
流体力学在建筑工程中的应用
流体力学在建筑工程中的应用在建筑工程中，流体力学是一门关于流体运动的学科，它研究了流体力学行为及其在工程中的应用。
流体力学在建筑领域中的应用非常广泛，涉及诸多方面，包括水力学、空气力学等。
本文将重点介绍流体力学在建筑工程中的应用，并探讨其对工程设计和实施的影响。
一、水力学在建筑工程中的应用水力学是研究水流运动和水体力学性质的学科，它在建筑工程中有着重要的应用。
首先，水力学在水资源利用与管理中具有重要意义。
通过对供水管道和水库的水流分析，可以确保正常供水，并指导水资源的高效利用。
其次，水力学在土木工程中起到了决定性的作用。
比如，在大桥设计中，通过水流模拟实验可以得出桥墩设计的合理尺寸和布置，以减小水流对桥梁的冲击力。
此外，水力学还广泛应用于港口和堤坝工程的设计，确保水利工程的安全性和稳定性。
二、空气力学在建筑工程中的应用空气力学是研究气体流动的学科，它在建筑工程中的应用也十分重要。
首先，空气力学被广泛应用于建筑物的风荷载计算。
通过基于风工程的理论和实验，可以对建筑物在强风环境下的结构稳定性和安全性进行评估。
其次，在建筑物的通风和舒适性设计中，空气力学提供了重要支持。
通过优化建筑物的气流设计，可以提高室内空气质量，减少热能损失，实现节能环保的目标。
三、流体力学模拟在建筑工程中的应用随着计算机技术的不断发展，流体力学模拟在建筑工程中得到了广泛的应用。
通过数值模拟，我们可以更加精确地预测流体在建筑物中的行为，为工程设计和实施提供参考依据。
例如，在地下管道铺设中，通过模拟水流在管道中的流动，可以优化管道的设计和布局，提高水力性能。
此外，流体力学模拟还可以应用于建筑物的热力学分析，以评估建筑物的能源利用效率和热舒适性。
综上所述，流体力学在建筑工程中具有重要的应用价值。
水力学和空气力学的应用帮助我们更好地理解和预测流体行为，为工程设计和实施提供了支持和指导。
同时，流体力学模拟的应用则为我们提供了更加准确的工程分析手段。
流体力学在工程中的应用及实践
流体力学在工程中的应用及实践流体力学是物理学中的一门学科，研究液体和气体在运动过程中的力学性质与规律。
在工程领域，流体力学被广泛应用于各种工程设计和实践中，为工程师提供了优化设计和分析的基础。
本文将介绍和探讨流体力学在工程中的应用及实践。
首先，在流体力学中，工程师经常需要研究和分析液体和气体的运动行为，以便在设计和实施工程项目时能够优化流体的流动和传输。
例如，在空气动力学中，流体力学的理论和技术被广泛应用于飞机和汽车的气动设计。
通过分析气体在飞行或行驶过程中的流动特性，工程师能够准确预测和优化车辆或飞机的性能。
其次，在水力学中，流体力学也被广泛应用于水利工程、水电站和管道系统的设计与分析。
通过研究水的流动和水压力的分布规律，工程师能够设计出具有高效和可靠性的水利工程项目。
例如，在水电站的设计中，流体力学的理论和技术被用来预测和优化水的流动速度和流量，以确保水能够有效驱动水轮机发电。
在城市供水系统的设计中，流体力学的应用也能够帮助工程师解决水泵选择、管道布局和水流稳定性等问题。
此外，在石油和化工工程领域，流体力学在石油勘探、炼油和化工过程中也起着重要作用。
通过研究和分析油和化学品在管道和设备中的流动行为，工程师能够有效地控制和操作流体的温度、压力和流速，以确保生产过程的安全和高效。
除了上述应用领域，流体力学还在船舶设计、航空航天、建筑和环境工程等方面发挥着重要作用。
例如，在船舶设计中，工程师需要研究船体与水的相互作用，以减少水阻和提高船体的性能。
在建筑和城市规划中，流体力学的应用能够帮助工程师设计出更加舒适和节能的建筑，同时提升城市的空气质量和环境可持续性。
为了实践和应用流体力学理论，工程师需要运用各种数值模拟和实验技术。
在数值模拟方面，工程师可以利用计算流体力学（CFD）软件进行流体力学分析和模拟。
CFD技术允许工程师通过将连续方程、动量方程和能量方程数字化来模拟流体的流动行为。
通过CFD模拟，工程师能够可视化和分析流体中的速度、压力和温度分布，以及流动对各个组件的力学影响。
流体力学在工程中的应用
流体力学在工程中的应用流体力学是研究流体运动规律和性质的学科，广泛应用于工程领域。
在工程中，流体力学的应用涉及到多个方面，包括流体的流动、压力、阻力、波动等。
本文将从流体力学在水利工程、航空航天工程、能源工程和环境工程中的应用等方面进行探讨。
一、流体力学在水利工程中的应用水利工程是指利用水资源进行水文调控、水利设施建设和水资源综合利用的工程。
流体力学在水利工程中的应用主要体现在以下几个方面： 1. 水流的流动规律研究：通过流体力学的理论和方法，可以研究水流在河道、水库、渠道等水利设施中的流动规律，包括流速、流量、水位等参数的计算和预测，为水利工程的设计和运行提供科学依据。
2. 水力学模型试验：利用流体力学的原理和方法，可以建立水力学模型，模拟实际水利工程中的水流情况，通过试验研究水流的流动规律和水利设施的水力性能，为水利工程的设计和改进提供参考。
3. 水力机械的设计与优化：流体力学在水力机械的设计与优化中起着重要作用。
通过流体力学的理论和方法，可以研究水轮机、泵站等水力机械的流动特性和性能，优化设计参数，提高水力机械的效率和可靠性。
二、流体力学在航空航天工程中的应用航空航天工程是指研究和应用航空航天技术的工程领域。
流体力学在航空航天工程中的应用主要体现在以下几个方面：1. 飞行器气动力学研究：流体力学的理论和方法可以用于研究飞行器在空气中的运动规律和气动力学性能，包括升力、阻力、稳定性等参数的计算和预测，为飞行器的设计和改进提供科学依据。
2. 燃烧与推进系统设计：流体力学在燃烧与推进系统设计中起着重要作用。
通过流体力学的理论和方法，可以研究燃烧过程中的流动特性和传热机制，优化燃烧室和喷管的结构参数，提高燃烧效率和推力性能。
3. 空气动力学模拟与试验：利用流体力学的原理和方法，可以建立空气动力学模型，模拟实际飞行器在空气中的运动情况，通过试验研究飞行器的气动特性和飞行性能，为飞行器的设计和改进提供参考。
流体力学理论在实际工程中的应用研究
流体力学理论在实际工程中的应用研究流体力学是研究流体运动规律的学科，它在实际工程中的应用研究日益重要。
无论是航空航天、能源、环境保护还是制造业，流体力学理论都扮演着不可或缺的角色。
本文将探讨流体力学理论在实际工程中的应用研究，并分析其中的挑战和前景。
首先，流体力学理论在航空航天领域的应用研究是最为显著的。
在飞机设计中，流体力学理论可以帮助工程师们优化机翼的形状和气动外形，提高飞行器的升力和阻力性能。
同时，流体力学理论还可以用于模拟飞机在不同飞行状态下的气动特性，帮助工程师们预测和解决飞行中可能出现的问题。
此外，流体力学理论还可以应用于航天器的轨道设计和燃烧室内流动的研究，为航空航天技术的发展提供了重要的理论支持。
其次，流体力学理论在能源领域的应用研究也具有重要意义。
在核能领域，流体力学理论可以用于研究核反应堆中的冷却剂流动和传热特性，帮助工程师们设计更加安全高效的核能系统。
在风能和水能领域，流体力学理论可以用于模拟风力发电机和水力发电机的叶片流动特性，优化能量转化效率。
此外，流体力学理论还可以应用于石油和天然气开采中的油井压力和流量计算，为能源行业的发展提供技术支持。
此外，流体力学理论在环境保护领域的应用研究也备受关注。
在大气环境模拟中，流体力学理论可以用于模拟空气污染物的扩散和传输规律，帮助科学家们预测和评估空气污染的程度和影响。
在水环境保护中，流体力学理论可以用于模拟水流的流动和水质的传输，为水资源管理和水污染控制提供科学依据。
此外，流体力学理论还可以应用于海洋工程中的海洋动力学研究，为海洋资源的开发和海洋环境的保护提供技术支持。
然而，流体力学理论在实际工程中的应用研究也面临着一些挑战。
首先，流体力学理论的模型建立和求解需要大量的计算资源和时间，这对于工程实践中的实时性和快速反馈提出了要求。
其次，流体力学理论的应用研究需要结合实际工程条件和实验数据进行验证和修正，这对于理论研究和工程实践之间的紧密合作提出了要求。
热流体力学研究及其在工程领域中的应用
热流体力学研究及其在工程领域中的应用热流体力学是涉及热传递和流体力学的交叉学科，其重要性在于其广泛的应用，在工程、生物医学、材料科学等领域都有所涉及。
本文将探讨热流体力学的研究和其在工程领域中的应用。
一、热流体力学的研究热流体力学研究的重点在于解决传热和传质过程中的问题。
热流体力学的基本原理涉及输运方程、流动方程、能量平衡方程等。
其中，输运方程描述了流体中物质的传输过程，包括质量输运、动量输运和能量输运。
流动方程衡量了流体力学和静力学的基本方程，包括连续方程、动量方程和能量方程。
能量平衡方程描述了物质热传递的过程，包括传热、传质和辐射等。
在热流体力学的研究中，对于流体的物理和化学特性的了解至关重要。
研究流体的输运性质、张力、表面活性、表面形变等积极地促进了热流体力学的理论和实践的发展。
热流体力学的研究包含多种多样的现象，涉及传热、传质、流动、混合等複合问题。
此外，热流体力学也涉及到多种实验和数值模拟的方法。
多相流动也在热流体力学的研究中扮演了重要角色，包括液固、液液和气液多相流动等。
热流体力学也涉及到燃烧过程，包括燃烧传输、燃料氧化等。
在热流体力学的研究中，还涉及到材料的热力学。
材料的热力学和相应的热传导过程有着紧密联系。
热传导图和材料的热稳定性都是重要的研究内容。
二、热流体力学在工程领域中的应用热流体力学理论和方法在工程领域中有着广泛的应用。
下面我们介绍几个常见的应用。
1. 冷却系统的设计冷却系统是众多工业产品的重要组成部分，例如汽车引擎冷却系统和计算机CPU冷却系统。
在冷却系统设计中，热流体力学起着至关重要的作用。
通过热力学和流体力学的原理，可以确定最佳的冷却介质和系统的设计参数。
例如，在汽车引擎冷却系统中，流量和速度等参数都需要被考虑到。
2. 能源领域在能源领域中，热流体力学被广泛应用。
在核能和太阳能热浴器中，热传导、传热器等技术都涉及到热流体力学的原理。
通过热力学、物理和数值模拟的原理，科学家能够找到最佳的能源解决方法。
流体力学在水利工程中的应用与发展
流体力学在水利工程中的应用与发展引言流体力学是研究流体力学规律和现象的科学，它在各个领域都有广泛的应用，而在水利工程中的应用更加突出。
水利工程是研究和利用水资源的一门综合性学科，涵盖了水资源开发利用、水文、水资源管理等方面。
通过运用流体力学的理论和方法，可以更好地优化水利工程的设计和运行，提高水资源的利用效率和工程的安全性。
本文将介绍流体力学在水利工程中的应用及其发展趋势。
1. 水流运动的数学描述在水利工程中，流体力学主要用于描述和分析水流运动过程。
水流运动可以通过一些基本的数学描述来表示，包括流速、流量、动量方程和连续性方程等。
1.1 流速和流量流速是指单位时间内水流通过单位面积的速度，在水利工程中常用米/秒（m/s）作为单位。
而流量是指单位时间内通过某一横截面的水流量，通常用立方米/秒（m³/s）来表示。
通过对流速和流量的测量与分析，可以了解水流的运动规律和特点。
1.2 动量方程和连续性方程动量方程和连续性方程是描述水流运动的基本方程。
动量方程描述了水流受到外力作用时的运动状态，连续性方程则描述了水流连续性守恒的原理。
通过对这两个方程的求解和分析，可以揭示水流的运动规律和力学特性。
2. 水力学研究及应用水力学是流体力学的一个分支，研究涉及水流的力学性质。
在水利工程中，水力学的研究和应用主要包括以下几个方面。
2.1 水流力学特性分析通过对水流的速度、流速分布、流量变化和阻力等进行测量和分析，可以揭示水流的力学特性。
例如，利用速度剖面曲线可以了解水流的速度分布情况，进而对水流运动规律进行推测。
2.2 水流力学模型实验为了更好地了解水流的力学特性和行为规律，研究人员通常会设计和建立相应的水流力学模型。
通过对模型进行试验和观测，可以模拟真实水流的运动过程，从而得到更准确的研究结果。
2.3 水力工程设计优化流体力学理论在水利工程的设计和优化中发挥着重要作用。
通过对流体力学的分析和计算，可以合理选择水利工程的参数和结构，提高工程的安全性和效率。
流体力学在建筑工程中的应用研究
流体力学在建筑工程中的应用研究引言流体力学是研究流体运动规律的科学，它在建筑工程中有着广泛的应用。
本文将重点探讨流体力学在建筑工程中的应用研究，并分析其在建筑工程设计、施工和维护中的重要性。
1. 流体力学基本原理流体力学是研究气体和液体流动规律的学科，它基于质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本原理，通过数学模型和实验方法来研究流体在力的作用下的运动规律。
在建筑工程中，流体力学主要应用于气体和液体的流动、热传递和质量传递等方面。
2. 流体力学在建筑工程设计中的应用在建筑工程设计中，流体力学可以用来优化建筑物的空气流动和热环境。
例如，在高层建筑中，通过流体力学分析可以确定合理的通风设计，提供良好的空气质量和舒适的室内温度。
此外，流体力学还可以用来优化建筑物的供暖和空调系统，改善能源利用效率。
3. 流体力学在建筑工程施工中的应用在建筑工程施工过程中，流体力学可以用来优化混凝土和液体材料的泵送和输送。
通过合理的流体力学设计，可以减少能量损失和材料浪费，提高施工效率和质量。
此外，流体力学还可以用来优化建筑物的排水系统，提高排水效率和排水质量。
4. 流体力学在建筑工程维护中的应用在建筑工程维护中，流体力学可以用来分析建筑物内部管道系统的性能，并找出管道中的堵塞和泄漏问题。
通过流体力学分析，可以确定合理的维护方案，及时进行管道清洗和修复，保证建筑物内部的正常运行和安全使用。
5. 流体力学在建筑工程中的挑战与前景在建筑工程中应用流体力学面临一些挑战，如复杂建筑结构的数值模拟、大规模建筑物的实验测试等。
然而，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，流体力学在建筑工程中的应用前景非常广阔。
未来，流体力学研究将更加注重建筑环境的可持续性和能源效率，为建筑工程提供更好的设计和施工方案。
结论流体力学在建筑工程中的应用研究对于优化建筑物的空气流动、热环境、施工效率和维护质量至关重要。
通过流体力学分析，可以提供科学的依据和技术支持，为建筑工程的设计、施工和维护提供指导，不断提升建筑工程的质量和可持续性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
人类早期的梦想和探索
– 发现阿基米德定律 （浮力原理）；
浮力原理
曹冲（196-208）称象
人类早期的梦想和探索
– 阿基米德螺旋（线）；
阿基米德螺旋抽水机
常见的阿基米德螺线
人类早期的梦想和探索
• ·列奥纳多•达•芬奇（ Leonardo Da Vinci, 1452-1519） – 文艺复兴的代表人物之一，是世界文化史上最伟大的人物之一； – 意大利著名的艺术家、科学家和工程师，航空科学研究的创始人。
早期的流体力学
• 达朗贝尔（D‘Alembert Jean Le Rond ） – 法国著名的物理学家、数学家 和天文学家； – 十八世纪为牛顿力学体系的建 立作出卓越贡献的科学家之一 ； – 提出了波动方程； – 第一次提出了流体速度和加速 度分量的概念。
D‘Alembert (1717-1783)
研究内容：研究得最多的流体是水和空气。
二、早期的流体力学
期的流体力学
• 牛顿（Isaac Newton，1642-1727） –英国伟大的数学家、物理学家、 天文学家和自然哲学家。 –牛顿在科学上最卓越的贡献是微 积分和经典力学的创建。 –得到阻力与流体密度、物体迎流 截面积以及运动速度的平方成正 比的关系。 –提出了“牛顿粘性定律”； –牛顿并没有建立起流体动力学的 理论基础，他提出的许多力学模 型和结论同实际情形还有较大的 差距。
Stokes (1819-1903)
十九世纪的流体力学
• N-S方程的具体形式
vx vx vx vx 2vx 2vx 2vx p ( vx vy vz ) ( 2 2 2 ) g x x y z x y z x 2 2 2 v y v y v y v y v y v y v y p ( vx vy vz ) ( 2 2 2 ) g y x y z x y z x 2 2 2 vz vz vz vz vz vz vz p ( vx vy vz ) ( 2 2 2 ) g z x y z x y z x
二十世纪的流体力学
– 我国流体力学研究做出奠基工作的陆士嘉教授也曾是 普朗特的学生。 – 陆士嘉教授（1911-1986） • 北京航空学院的筹建者之一； • 中国第一个空气动力学专业奠基者。
陆士嘉（1911-1986）
二十世纪的流体力学
• 20世纪上半叶的哥廷根大学——物理学领域的“麦加” – 在20世纪上半叶创造了“哥廷根诺贝尔奇迹”； – 45位诺贝尔奖得主曾在哥廷根大学学习、任教或研究； – 著名校友还包括： • 德意志帝国的宰相奥托·冯·俾斯麦； • 联邦德国前总统里夏德·冯·魏茨泽克； • 前总理格哈特·施罗德； • 德国大诗人海涅； • 童话作家格林兄弟； • 第一批原子弹制造者罗伯特·奥本海默； • 金融家约翰·皮尔蒙特·摩根； 哥廷根大学 • 哲学家亚瑟·叔本华，也曾求学于哥廷根；
三、十九世纪的流体力学
十九世纪的流体力学
• 纳维（Claude Louis Navier, 1785-1836） –法国工程师和物理学家； –建立了流体平衡和运动的基本方程。 • 斯托克斯（1819-1903） –英国力学家、数学家； –建立粘性流体运动的基本方程组 ；
Navier (1785-1836)
萨顿曾指出：“写一部有关他 的天才作品的完整研究著作， 也就意味着写一部十五世纪科 学技术的真正百科全书。”
Da Vinci (1452-1519)
人类早期的梦想和探索
– 在许多学科学领域都颇有建树
水利机械
达•芬奇遗留手稿
鸟的飞翔原理
人类早期的梦想和探索
– 航空科学研究的创始人。
Martin Kemp, Leonardo lifts off: A wing designed by Leonardo da Vinci proves to be aerodynamic. Nature Vol. 421, 20 February 2003
V 1 (V )V p t
• 能被用来研究冲击波。
Euler (1707-1783)
早期的流体力学
欧拉方程和拉普拉斯（Laplace）方程至今仍空气动力 学和水波等理论中应用。
V 1 (V )V p t
2 0
早期的流体力学
• 研究流体的力学研究从牛顿开始，但作为 一门学科——流体力学，则是18世纪的欧 拉，伯努利(Bernoulli)，克莱洛和达朗贝 尔打下的基础； • 欧拉方程和伯努利方程的建立，是流体动 力学作为一个分支学科建立的标志，从此 开始了用微分方程和实验测量进行流体运 动定量研究的阶段。
什么是流体力学？
力学
流体力学
流体的运动规律
流体的宏观平衡
流体静力学
流体动力学
基础知识
高等数学，大学物理，理论力学
什么是流体力学？
流体力学——是力学的一个独立分支，主要研究 流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固 体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律 。 1738年伯努利出版他的专著时，首先采用了水 动力学这个名词并作为书名；1880年前后出现了 空气动力学这个名词；1935年以后，人们概括了 这两方面的知识，建立了统一的体系，统称为流 体力学。
L. Prandtl (1875－1953)
二十世纪的流体力学
– 1904年，普朗特完成他最著名的一篇论文——《非 常小摩擦下的流体流动》。在这篇论文中，普朗特首 次描述了边界层及其在减阻和流线型设计中的应用， 描述了边界层分离，并提出失速概念。 由此，创造 了边界层理论。
流体边界层
二十世纪的流体力学
二十世纪的流体力学
• 2. 美国的崛起 – 冯·卡门（ T.von Kármán， 1881-1963），匈牙利犹太人。 – 提出“卡门涡街”理论、建立“ 湍流”概念； – 我国著名科学家钱学森博士的导 师； – “全世界闻名的工程力学和航空 技术权威” ； – 美国国家科学勋章的首位获得者
超临界翼型验证试飞中的TF－8A
高尔夫球，表面光滑还是粗糙？
高尔夫球表面有很多窝 坑在同样大小和重量下，飞 行距离为光滑球的5倍
二十世纪的流体力学
– 研究了带弯度翼型的气动问题，并提出简化的薄翼 理论； – 可压缩性问题：普朗特－葛劳渥修正公式 ；
二十世纪的流体力学
–培养了很多著名科学家，其中包括冯.卡门（von Kármán ）、 梅耶（Theodor Meyer ）、贝茨（A.Betz）、贝克尔（E. Becker）、施利希廷（H. Schlichting）、阿道夫.布斯曼 （A.Busemann）等著名流体力学家，影响深远的流体力学哥 廷根学派。
– 为什么两艘轮船相离很近前进时容易相撞？
一艘渡船和一艘运输船在巴哈马水域相撞
两船相撞的原理
早期的流体力学
• 欧拉（Leonhard Euler ，17071783）,瑞士数学家和物理学家。 –数学：第一个使用“函数”，把 微积分应用于物理学的先驱者之 一； –理想流体基本方程——欧拉方程 （1736）；
• 失速 – 飞机的升力系数随飞机迎角的增加而增大。当迎角增 加到某一数值后，升力系数不升反降，导致飞机升力 迅速小于飞机重力，飞机便很快下坠，这种现象称为 失速。 – 当失速时，飞机会产生失控的俯冲颠簸运动，发动机 发生振动，驾驶员感到操纵异常。
二十世纪的流体力学
– 避免边界层分离以及失速的方法——超临界翼型；
早期的流体力学
– 《动力学》于1743年出版，是达朗贝尔最伟大的物理学著作 – 《动力学》中阐述了著名的达朗贝尔原理： • 作用于一个物体的外力与动力的反作用之和等于零．即
F (ma) N 0
• 在没有约束时 ，与牛顿的运动第二定律一致； • 但这是概念上的变化，有下列重要意义： – 把动力学问题转化为静力学问题来处理； – 用于刚体的平面运动时，可利用平面静力学方法，使问 题简化； – 在有约束情况下，用达朗贝尔原理式非常有利； – 而且为分析力学的创立打下了基础。
流 体 力 学
总学时：32学时 课堂教学：26学时 实验教学：4学时 教材： 《流体力学泵与风机》 蔡增基 龙天渝 主编 中国建筑工业出版社出版
内
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
容
绪论 流体静力学 流体动力学基础 流动阻力和能量损失 孔口管嘴管路流动 相似原理和因次分析
绪 论
流体力学发展史及其在实际工程中的应用
Newton (1642-1727)
早期的流体力学
• 伯努利（Daniel Bernoulli，1700-1782） – 瑞士物理学家、数学家、医学家； – 著名的伯努利家族中最杰出的一位； – 被称为“流体力学之父”。
《流体动力学》 (Hydrodynamica) (1738年出版) Bernoulli (1700-1782)
Reynolds (1842-1912) 雷诺的实验装置
十九世纪的流体力学
层流（Re＜2000）
过渡流（Re=2000~4000）
湍流（Re>4000）
十九世纪的流体力学
– 找到了实验研究粘性流体流 动规律的相似准则数──雷 诺数：
UL Re
– 提出了雷诺平均N-S方程，至 今还是湍流计算中的主要数 学模型。
一、人类早期的梦想和探索
人类早期的梦想和探索
• 《墨子》记载：“公输子削竹木以为鹊，成而飞之，三 日不下。”
人类早期的梦想和探索
• 阿基米德（Archimedes, BC287－BC212） – 古希腊哲学家、数学家、物理学家。 – 兼力学和物理学的伟大学者，享有“力学之父”的美 称。
“假如给我一个支点，我就能撬起地球。”
烟缕由层流转变为湍流