流体力学简史
流体力学发展历程

流体力学发展历程流体力学是研究流体的运动和力学性质的学科,其发展历程可以追溯到古代。
本文将从古代到现代,梳理流体力学的发展历程。
古代,人们对水的运动和性质有了初步的认识。
古希腊的亚里士多德提出了流体的连续性原理,他认为流体是连续不断的。
在古代中国,张衡发明了地动仪,通过水的流动来模拟地震,这也是古代流体力学的重要成果之一。
17世纪,随着科学革命的兴起,流体力学开始得到系统的发展。
英国科学家牛顿提出了流体的黏性理论,他认为流体的黏性是导致流体摩擦的原因。
此后,德国数学家伯努利提出了伯努利原理,揭示了流体运动中能量守恒的基本原理。
18世纪,瑞士数学家欧拉为流体力学奠定了坚实的理论基础。
他提出了欧拉方程,描述了理想流体的运动规律。
欧拉方程是流体力学的基本方程之一,对后来的研究具有重要影响。
19世纪,流体力学的研究逐渐扩展到气体和空气动力学领域。
德国物理学家克劳修斯提出了克劳修斯方程,描述了气体的运动规律。
克劳修斯方程是流体力学中重要的方程之一,被广泛应用于航空航天领域。
20世纪初,爱尔兰数学家雷诺为流体力学的发展做出了重要贡献。
他提出了雷诺数,用于描述流体流动的稳定性。
雷诺数在流体力学中具有重要的应用价值,被广泛用于流体力学实验和数值模拟中。
20世纪中叶以后,随着计算机技术和数值模拟方法的发展,流体力学得到了广泛的应用和研究。
计算流体力学(CFD)成为流体力学研究的重要工具之一,可以通过数值方法模拟和预测流体的运动和性质。
近年来,随着科学技术的不断进步,流体力学的研究也在不断深入。
人们开始研究微观尺度下的流体力学问题,如纳米流体力学和微流体力学。
此外,流体力学在生物医学领域的应用也越来越广泛,如血液流动、呼吸系统等。
总结起来,流体力学的发展历程可以追溯到古代,经过了古代的初步认识、17世纪的理论建立、18世纪的基础奠定、19世纪的扩展应用以及20世纪的数值模拟和应用拓展。
随着科学技术的发展,流体力学的研究也在不断深入,为我们认识和应用流体提供了重要的理论和方法。
流体力学发展简史.

流体力学发展简史流体力学作为经典力学的一个重要分支,其发展与数学、力学的发展密不可分。
它同样是人类在长期与自然灾害作斗争的过程中逐步认识和掌握自然规律,逐渐发展形成的,是人类集体智慧的结晶。
人类最早对流体力学的认识是从治水、灌溉、航行等方面开始的。
在我国水力事业的历史十分悠久。
4000多年前的大禹治水,说明我国古代已有大规模的治河工程。
秦代,在公元前256-前210年间便修建了都江堰、郑国渠、灵渠三大水利工程,特别是李冰父子领导修建的都江堰,既有利于岷江洪水的疏排,又能常年用于灌溉农田,并总结出“深淘滩,低作堰”、"遇弯截角,逢正抽心"的治水原则。
说明当时对明槽水流和堰流流动规律的认识已经达到相当水平。
西汉武帝(公元前156-前87)时期,为引洛水灌溉农田,在黄土高原上修建了龙首渠,创造性地采用了井渠法,即用竖井沟通长十余里的穿山隧洞,有效地防止了黄土的塌方。
在古代,以水为动力的简单机械也有了长足的发展,例如用水轮提水,或通过简单的机械传动去碾米、磨面等。
东汉杜诗任南阳太守时(公元37年)曾创造水排(水力鼓风机),利用水力,通过传动机械,使皮制鼓风囊连续开合,将空气送入冶金炉,较西欧约早了一千一百年。
古代的铜壶滴漏(铜壶刻漏)--计时工具,就是利用孔口出流使铜壶的水位变化来计算时间的。
说明当时对孔口出流已有相当的认识。
北宋(960-1126)时期,在运河上修建的真州船闸与十四世纪末荷兰的同类船闸相比,约早三百多年。
明朝的水利家潘季顺(1521-1595)提出了"筑堤防溢,建坝减水,以堤束水,以水攻沙"和"借清刷黄"的治黄原则,并著有《两河管见》、《两河经略》和《河防一揽》。
清朝雍正年间,何梦瑶在《算迪》一书中提出流量等于过水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。
欧美诸国历史上有记载的最早从事流体力学现象研究的是古希腊学者阿基米德(Archimedes,公元前287-212),在公元前250年发表学术论文《论浮体》,第一个阐明了相对密度的概念,发现了物体在流体中所受浮力的基本原理──阿基米德原理。
工程流体力学课件-第一章

二、流体力学在石油化工工业中的应用
流体力学是一门重要的工程学科,它的应用几乎遍及国民经济的各个部门, 尤其在石油工程和石油化工工业中,流体力学是其重要的理论核心之一。
在石油工业中 ,用到流体力学原理分析流体在管内的流动规律,压力、阻 力、流速和输量的关系,据此设计管径,校核管材强度,布置管线及选择泵的类 型和大小,设计泵的安装位置等;在校核油罐和其他储液容器的结构强度,估算 容器、油槽车、油罐的装卸时间,解释气蚀、水击等现象 。
实验方法的优点是能直接解决生产中的复杂问题,能发现流动中的新现象。
它的结果往往可作为检验其他方法是否正确的依据。这种方法的缺点是对不同 情况,需作不同的实验,也即所得结果的普适性较差。
3 、数值计算方法
数值计算方法是按照理论分析方法建立数学模型,在此基础上选择合理 的计算方法,如有限差分法、特征线法、有限元法、边界元法、谱方法等,将 方程组离散化,变成代数方程组,编制程序,然后用计算机计算,得到流动问 题的近似解。数值计算方法是理论分析法的延伸和拓展。
两板间流体沿y方向的速度呈线性分布。
上面的现象说明,当流体中发生了层与层之间的相对运动时,速度快的流层对 速度慢的流层产生了一个拉力使它加速,而速度慢的流层对速度快的流层就有 一个阻止它向前运动的阻力,拉力和阻力是大小相等方向相反的一对力,分别 作用在两个流体层的接触面上,这就是流体黏性的表现,这种力称为内摩擦力 或黏性力。
体积弹性模量:在工程上流体的压缩性也常用p的倒数即体积弹性模量来描述
E 1 dp
p dV /V
2.可压缩流动与不可压缩流动
流体的压缩性及相应的体积弹性模量是随流体的种类、温度和压力而变化 的。当压缩性对所研究的流动影响不大,可以忽略不计时,这种流动成为不可 压缩流动,反之称为可压缩流动。通常,液体的压缩性不大,所以工程上一般 不考虑液体的压缩性,把液体当作不可压缩流体来处理。当然,研究一个具体 流动问题时,是否考虑压缩性的影响不仅取决于流体是气体还是液体,而更主 要是由具体条件来决定。
流体力学发展史

流体力学发展简史流体力学作为经典力学的一个重要分支,其发展与数学、力学的发展密不可分。
它同样是人类在长期与自然灾害作斗争的过程中逐步认识和掌握自然规律,逐渐发展形成的,是人类集体智慧的结晶。
人类最早对流体力学的认识是从治水、灌溉、航行等方面开始的。
在我国水力事业的历史十分悠久。
4000多年前的大禹治水,说明我国古代已有大规模的治河工程。
秦代,在公元前256-前210年间便修建了都江堰、郑国渠、灵渠三大水利工程,特别是李冰父子领导修建的都江堰,既有利于岷江洪水的疏排,又能常年用于灌溉农田,并总结出"深淘滩,低作堰"、"遇弯截角,逢正抽心"的治水原则。
说明当时对明槽水流和堰流流动规律的认识已经达到相当水平。
西汉武帝(公元前156-前87)时期,为引洛水灌溉农田,在黄土高原上修建了龙首渠,创造性地采用了井渠法,即用竖井沟通长十余里的穿山隧洞,有效地防止了黄土的塌方。
在古代,以水为动力的简单机械也有了长足的发展,例如用水轮提水,或通过简单的机械传动去碾米、磨面等。
东汉杜诗任南阳太守时(公元37年)曾创造水排(水力鼓风机),利用水力,通过传动机械,使皮制鼓风囊连续开合,将空气送入冶金炉,较西欧约早了一千一百年。
古代的铜壶滴漏(铜壶刻漏)--计时工具,就是利用孔口出流使铜壶的水位变化来计算时间的。
说明当时对孔口出流已有相当的认识。
北宋(960-1126)时期,在运河上修建的真州船闸与十四世纪末荷兰的同类船闸相比,约早三百多年。
明朝的水利家潘季顺(1521-1595)提出了"筑堤防溢,建坝减水,以堤束水,以水攻沙"和"借清刷黄"的治黄原则,并著有《两河管见》、《两河经略》和《河防一揽》。
清朝雍正年间,何梦瑶在《算迪》一书中提出流量等于过水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。
欧美诸国历史上有记载的最早从事流体力学现象研究的是古希腊学者阿基米德(Archimedes,公元前287-212),在公元前250年发表学术论文《论浮体》,第一个阐明了相对密度的概念,发现了物体在流体中所受浮力的基本原理──阿基米德原理。
流体力学发展史

流体力学发展简史流体力学作为经典力学的一个重要分支,其发展与数学、力学的发展密不可分。
它同样是人类在长期与自然灾害作斗争的过程中逐步认识和掌握自然规律,逐渐发展形成的,是人类集体智慧的结晶。
人类最早对流体力学的认识是从治水、灌溉、航行等方面开始的。
在我国水力事业的历史十分悠久。
4000多年前的大禹治水,说明我国古代已有大规模的治河工程。
秦代,在公元前256-前210年间便修建了都江堰、郑国渠、灵渠三大水利工程,特别是李冰父子领导修建的都江堰,既有利于岷江洪水的疏排,又能常年用于灌溉农田,并总结出"深淘滩,低作堰"、"遇弯截角,逢正抽心"的治水原则。
说明当时对明槽水流和堰流流动规律的认识已经达到相当水平。
西汉武帝(公元前156-前87)时期,为引洛水灌溉农田,在黄土高原上修建了龙首渠,创造性地采用了井渠法,即用竖井沟通长十余里的穿山隧洞,有效地防止了黄土的塌方。
在古代,以水为动力的简单机械也有了长足的发展,例如用水轮提水,或通过简单的机械传动去碾米、磨面等。
东汉杜诗任南阳太守时(公元37年)曾创造水排(水力鼓风机),利用水力,通过传动机械,使皮制鼓风囊连续开合,将空气送入冶金炉,较西欧约早了一千一百年。
古代的铜壶滴漏(铜壶刻漏)--计时工具,就是利用孔口出流使铜壶的水位变化来计算时间的。
说明当时对孔口出流已有相当的认识。
北宋(960-1126)时期,在运河上修建的真州船闸与十四世纪末荷兰的同类船闸相比,约早三百多年。
明朝的水利家潘季顺(1521-1595)提出了"筑堤防溢,建坝减水,以堤束水,以水攻沙"和"借清刷黄"的治黄原则,并著有《两河管见》、《两河经略》和《河防一揽》。
清朝雍正年间,何梦瑶在《算迪》一书中提出流量等于过水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。
欧美诸国历史上有记载的最早从事流体力学现象研究的是古希腊学者阿基米德(Archimedes,公元前287-212),在公元前250年发表学术论文《论浮体》,第一个阐明了相对密度的概念,发现了物体在流体中所受浮力的基本原理──阿基米德原理。
流体力学

力学的分支
01 发展简史
03 研究方法
目录
02 学科内容 04 展望
力学的一个分支,主要研究在各种力的作用下,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规律。
发展简史
出现
流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。中国有大禹治水疏通江河的传说。秦朝 李冰父子(公元前3世纪)领导劳动人民修建了都江堰,至今还在发挥作用。大约与此同时,罗马人建成了大规模 的供水管道系统。
在实验室内,流动现象可以在短得多的时间内和小得多的空间中多次重复出现,可以对多种参量进行隔离并 系统地改变实验参量。在实验室内,人们也可以造成自然界很少遇到的特殊情况(如高温、高压),可以使原来 无法看到的现象显示出来。现场观测常常是对已有事物、已有工程的观测,而实验室模拟却可以对还没有出现的 事物、没有发生的现象(如待设计的工程、机械等)进行观察,使之得到改进。因此,实验室模拟是研究流体力 学的重要方法。但是,要使实验数据与现场观测结果相符,必须使流动相似条件(见相似律)完全得到满足。不 过对缩尺模型来说,某些相似准数如雷诺数和弗劳德数不易同时满足,某些工程问题的大雷诺数也难以达到。所 以在实验室中,通常是针对具体问题,尽量满足某些主要相似条件和参数,然后通过现场观测验证或校正实验结 果。
③求解方程组
在给定的边界条件和初始条件下,利用数学方法,求方程组的解。
前面提到的采用简化模型后的方程组或封闭的流体力学基本方程组用数值方法求解。电子计算机的出现和发 展,使许多原来无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值解的可能性。数值方法可以部分或完全代 替某些实验,节省实验费用。数值计算方法最近发展很快,其重要性与日俱增。
计算流体力学发展史

计算流体力学发展史流体力学是研究流体运动规律的一门科学,它涉及到气体、液体等在力的作用下的运动行为。
下面将为读者描绘流体力学的发展史,带领大家回顾这一科学领域的重要里程碑。
古代流体力学的发展始于古希腊时期,当时的学者们对水流和气流的行为进行了初步的观察和研究。
亚里士多德是其中一位重要的学者,他通过对水的流动以及物体在空气中的运动进行观察,提出了一些基本的流体力学原理。
然而,古代流体力学的研究停滞了很长一段时间,直到17世纪末才有了重大的突破。
伽利略·伽利莱是最早对流体运动进行系统研究的学者之一,他通过实验和观察,提出了重力加速度和阻力的概念,为后来的研究奠定了基础。
18世纪,达西和伯努利等科学家对流体力学进行了深入研究。
达西提出了流体流动的连续性方程,并通过实验研究了流体的压力和速度之间的关系。
伯努利则通过对流体流动中能量守恒的研究,提出了伯努利定理,揭示了流体速度与压力之间的关系。
19世纪是流体力学发展的重要阶段,其中最重要的贡献之一是纳维-斯托克斯方程的提出。
这个方程描述了流体的运动规律,对于解决实际问题具有重要意义。
此外,随着数学工具的发展,流体力学的分析方法也得到了显著改进,使得研究者能够更加深入地理解流体运动的本质。
20世纪是流体力学研究的黄金时期,尤其是在航空航天工程的发展过程中发挥了关键作用。
飞机和火箭的设计需要对流体力学进行深入研究,以确保飞行器在各种条件下的安全和稳定。
同时,计算机技术的进步也为流体力学的数值模拟提供了强有力的工具,使得研究者能够更加精确地预测和分析流体流动的行为。
如今,流体力学已经成为一个广泛应用于各个领域的学科,包括工程、地球科学、生物学等。
通过对流体运动规律的研究,人类能够更好地理解自然界中的现象,并应用这些知识来解决实际问题。
流体力学的发展史为我们提供了宝贵的经验和启示,也为未来的研究提供了重要的参考。
通过对流体力学发展史的回顾,我们可以看到这一科学领域的进步与人类智慧的结晶紧密相连。
流体力学的发展现状

流体力学的发展现状流体力学是研究流体运动规律和流体力学性质的学科,涉及领域广泛,包括空气动力学、水动力学、湍流、多相流等。
本文将从流体力学的发展历程、应用领域和最新研究进展等方面,详细介绍流体力学的发展现状。
一、流体力学的发展历程流体力学作为一门学科,起源于古代。
早在公元前4世纪,古希腊学者亚历山大的亚历山大斯提出了流体力学的基本概念。
而真正的流体力学理论的建立,要追溯到牛顿的力学理论的发展。
牛顿在其《自然哲学的数学原理》中,首次提出了流体的运动方程和流体的力学性质,奠定了流体力学的基础。
随着科学技术的发展,流体力学的研究逐渐深入。
19世纪末20世纪初,欧拉和伯努利等学者提出了流体的基本方程和流体力学的基本定律,为流体力学的系统化研究奠定了基础。
20世纪中叶,随着计算机技术的发展,数值模拟方法在流体力学研究中得到广泛应用,为流体力学的发展提供了新的手段。
二、流体力学的应用领域流体力学的研究在工程和科学领域有着广泛的应用。
以下是流体力学在几个重要领域的应用概述。
1. 航空航天领域:流体力学在航空航天领域的应用非常广泛。
例如,在飞机设计中,流体力学可以用来研究飞机的气动性能,优化机翼和机身的设计,提高飞行效率和稳定性。
此外,流体力学还可以用于研究火箭的推进原理和空气动力学特性,提高航天器的设计和性能。
2. 汽车工程领域:流体力学在汽车工程领域的应用主要集中在汽车空气动力学和燃烧流动研究方面。
通过流体力学的模拟和优化,可以改善汽车的空气动力学性能,减小空气阻力,提高燃油效率。
此外,流体力学还可以用于研究汽车发动机的燃烧过程,优化燃烧室结构,提高发动机的效率和排放性能。
3. 水利工程领域:流体力学在水利工程领域的应用主要涉及水流的运动规律、水力学性质和水工结构的设计等方面。
通过流体力学的研究,可以预测水流的流速、压力和流量分布,为水利工程的设计和施工提供科学依据。
此外,流体力学还可以用于研究水电站的水轮机性能,提高发电效率。
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流体力学发展简史流体力学作为经典力学的一个重要分支,其发展与数学、力学的发展密不可分。
它同样是人类在长期 与自然 灾害作斗争的过程中逐步认识和掌握自然规律,逐渐发展形成的,是人类集体智慧的结晶。
人类最早对流体力学的认识是从治水、灌溉、航行等方面开始的。
在我国水力事业的历史十分悠久。
4000多年前的大禹治水,说明我国古代已有大规模的治河工程。
秦代,在公元前256-前210年间便修建了都江堰、郑国渠、灵渠三大水利工程,特别是李冰父子领导修建的都江堰,既有利于岷江洪水的疏排,又能常年用于灌溉农田,并总结出"深淘滩,低作堰"、"遇弯截角,逢正抽心"的治水原则。
说明当时对明槽水流和堰流流动规律的认识已经达到相当水平。
西汉武帝(公元前156-前87)时期,为引洛水灌溉农田,在黄土高原上修建了龙首渠,创造性地采用了井渠法,即用竖井沟通长十余里的穿山隧洞,有效地防止了黄土的塌方。
在古代,以水为动力的简单机械也有了长足的发展,例如用水轮提水,或通过简单的机械传动去碾米、磨面等。
东汉杜诗任南阳太守时(公元37年)曾创造 水排(水力鼓风机),利用水力,通过传动机械,使皮制鼓风囊连续开合,将空气送入冶金炉,较西欧约早了一千一百年。
古代的铜壶滴漏(铜壶刻漏)--计时工具,就是利用孔口出流使铜壶的水位变化来计算时间的。
说明当时对孔口出流已有相当的认识。
北宋(960-1126)时期,在运河上修建的真州船闸与十四世纪末荷兰的同类船闸相比,约早三百多年。
明朝的水利家潘季顺(1521-1595)提出了"筑堤防溢,建坝减水,以堤束水,以水攻沙"和"借清刷黄"的治黄原则 ,并著有《两河管见》、《两河经略》和《河防一揽》。
清朝雍正年间,何梦瑶在《算迪》一书中提出流量等于过水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。
欧美诸国历史上有记载的最早从事流体力学现象研究的是古希腊学者阿基米德(Archimedes,公元前287-212),在公元前250年发表学术论文《论浮体》,第一个阐明了相对密度的概念,发现了物体在流体中所受浮力的基本原理──阿基米德原理。
著名物理学家和艺术家列奥纳德.达.芬奇(Leonardo.da.Vinci,1452-1519)设计建造了一小型水渠,系统地研究了物体的沉浮、孔口出流、物体的运动阻力以及管道、明渠中水流等问题。
斯蒂文(S.Stevin,1548-1620)将用于研究固体平衡的凝结原理转用到流体上。
伽利略(Galileo,1564-1642)在流体静力学中应用了虚位移原理,并首先提出,运动物体的阻力随着流体介质密度的增大和速度的提高而增大。
托里析利(E.Torricelli,1608-1647)论证了孔口出流的基本规律。
帕斯卡(B.Pascal,1623-1662)提出了密闭流体能传递压强的原理--帕斯卡原理。
牛顿(I.Newton,1642-1727)于1687年出版了《自然哲学的数学原理》。
研究了物体在阻尼介质中的运动,建立了流体内摩擦定律,为粘性流体力学初步奠定了理论基础,并讨论了波浪运动等问题。
伯努利(D.Bernoulli,1700-1782)在1738年出版的名著《流体动力学》中,建立了流体位势能、压强势能和动能之间的能量转换关系──伯努利方程。
在此历史阶段,诸学者的工作奠定了流体静力学的基础,促进了流体动力学的发展。
欧拉(L.Euler,1707-1783)是经典流体力学的奠基人,1755年发表《流体运动的一般原理》,提出了流体的连续介质模型,建立了连续性微分方程和理想流体的运动微分方程,给出了不可压缩理想流体运动的一般解析方法。
他提出了研究流体运动的两种不同方法及速度势的概念,并论证了速度势应当满足的运动条件和方程。
达朗伯(J.le R.d'Alembert,1717-1783)1744年提出了达朗伯疑题(又称达朗伯佯谬),即在理想流体中运动的物体既没有升力也没有阻力。
从反面说明了理想流体假定的局限性。
拉格朗日(grange,1736-1813)提出了新的流体动力学微分方程,使流体动力学的解析方法有了进一步发展。
严格地论证了速度势的存在,并提出了流函数的概念,为应用复变函数去解析流体定常的和非定常的平面无旋运动开辟了道路。
弗劳德(W.Froude,1810-1879)对船舶阻力和摇摆的研究颇有贡献,他提出了船模试验的相似准则数--弗劳德数,建立了现代船模试验技术的基础。
亥姆霍兹(H.von Helmholtz,1821-1894)和基尔霍夫(G.R.Kirchhoff,1824-1887)对旋涡运动和分离流动进行了大量的理论分析和实验研究,提出了表征旋涡基本性质的旋涡定理、带射流的物体绕流阻力等学术成就。
纳维(C.-L.-M.-H.Navier)首先提出了不可压缩粘性流体的运动微分方程组。
斯托克斯(G.G.Stokes)严格地导出了这些方程,并把流体质点的运动分解为平动、转动、均匀膨胀或压缩及由剪切所引起的变形运动。
后来引用时,便统称该方程为纳维-斯托克斯方程。
著名的学者谢才(A.de Chézy)在1755年便总结出明渠均匀流公式--谢才公式,一直沿用至今。
雷诺(O.Reynolds,1842-1912)1883年用实验证实了粘性流体的两种流动状态──层流和紊流的客观存在,找到了实验研究粘性流体流动规律的相似准则数──雷诺数,以及判别层流和紊流的临界雷诺数,为流动阻力的研究奠定了基础。
瑞利(L.J.W.Reyleigh,1842-1919)在相似原理的基础上,提出了实验研究的量纲分析法中的一种方法--瑞利法。
库塔(M.W.Kutta,1867-1944)1902年就曾提出过绕流物体上的升力理论,但没有在通行的刊物上发表。
普朗特(L.Prandtl,1875-1953)建立了边界层理论,解释了阻力产生的机制。
以后又针对航空技术和其他工程技术中出现的紊流边界层,提出混合长度理论。
1918-1919年间,论述了大展弦比的有限翼展机翼理论,对现代航空工业的发展作出了重要的贡献。
儒科夫斯基(Н.Е.Жуковский,1847-1921)从1906年起,发表了《论依附涡流》等论文,找到了翼型升力和绕翼型的环流之间的关系,建立了二维升力理论的数学基础。
他还研究过螺旋桨的涡流理论以及低速翼型和螺旋桨桨叶剖面等。
他的研究成果,对空气动力学的理论和实验研究都有重要贡献,为近代高效能飞机设计奠定了基础。
卡门(T.von Kármán,1881-1963)在1911-1912年连续发表的论文中,提出了分析带旋涡尾流及其所产生的阻力的理论,人们称这种尾涡的排列为卡门涡街。
在1930年的论文中,提出了计算紊流粗糙管阻力系数的理论公式。
嗣后,在紊流边界层理论、超声速空气动力学、火箭及喷气技术等方面都有不少贡献。
布拉休斯(H.Blasius)在1913年发表的论文中,提出了计算紊流光滑管阻力系数的经验公式。
伯金汉(E.Buckingham)在1914年发表的《在物理的相似系统中量纲方程应用的说明》论文中,提出了著名的π定理,进一步完善了量纲分析法。
尼古拉兹(J.Nikuradze)在1933年发表的论文中,公布了他对砂粒粗糙管内水流阻力系数的实测结果--尼古拉兹曲线,据此他还给紊流光滑管和紊流粗糙管的理论公式选定了应有的系数。
科勒布茹克(C.F.Colebrook)在1939年发表的论文中,提出了把紊流光滑管区和紊流粗糙管区联系在一起的过渡区阻力系数计算公式。
莫迪(L.F.Moody)在1944年发表的论文中,给出了他绘制的实用管道的当量糙粒阻力系数图--莫迪图。
至此,有压管流的水力计算已渐趋成熟。
我国科学家的杰出代表钱学森(Qian Xuesen)早在1938年发表的论文中,便提出了平板可压缩层流边界层的解法--卡门-钱学森解法。
他在空气动力学、航空工程、喷气推进、工程控制论等技术科学领域做出过许多开创性的贡献。
吴仲华(Wu Zhonghua)在1952年发表的《在轴流式、径流式和混流式亚声速和超声速叶轮机械中的三元流普遍理论》和在1975年发表的《使用非正交曲线坐标的叶轮机械三元流动的基本方程及其解法》两篇论文中所建立的叶轮机械三元流理论,至今仍是国内外许多优良叶轮机械设计计算的主要依据。
周培源(Zhou Peiyuan)多年从事紊流统计理论的研究,取得了不少成果,1975年发表在《中国科学》上的《均匀各向同性湍流的涡旋结构的统计理论》便是其中之一。
20世纪中业以来,大工业的形成,高新技术工业的出现和发展,特别是电子计算机的出现、发展和广泛应用,大大地推动了科学技术的发展。
由于工业生产和尖端技术的发展需要,促使流体力学和其他学科相互浸透,形成了许多边缘学科,使这一古老的学科发展成包括多个学科分支的全新的学科体系,焕发出强盛的生机和活力。
这一全新的学科体系,目前已包括:(普通)流体力学,粘性流体力学,流变学,气体动力学,稀薄气体动力学,水动力学,渗流力学,非牛顿流体力学,多相流体力学,磁流体力学,化学流体力学,生物流体力学,地球流体力学,计算流体力学等。
流体力学发展历史270BC Archimedes(287BC-212BC) Buoyancy1644E.Torricellie(1608-1647)’s Barometer 1650B.Pascal(1623-1662) Principle 1662 B.Boyle(1627-1681) Boyle’s Law 玻意尔-马略特定律:体积与压力成反比1668E.Mariotte(1620-1684) Hydrostatics 1678I.Newton(1642-1723)’s Law on viscosity 1732H.Pitot(1695-1771) Pitot’s tube 1738Daniel Bernoulli(1706-1782) Conservation of Energy(Bernoulli Equation)1752J.Le.R.D’Alermbert(1717-1783) D’Alermber Paradox 1755L.Eulor(1707-1783) Euler Equations 1777C.Bossut(1730-1814) First Experiments in water tank 1802J.L.Gray-Lussac(1778-1850) Gray-Lussac’s Law P RT r =1809G.Cayley(1773-1858) Notion on Aviation 1822C-L-M-H Navier(1785-1836) Fomuler of N-S Equation 1823F.B.J Fourrier(1768-1830) Laws on Heat Conductivity 1834J.C Rissell(?-1881) Solitary Wave1839GH.L Hagen(1797-1854)1840J.L.M.Poissenille(1797-1869) Hagen- Poissenille Flow1845H.V on Helmhotz(1821-1894) V ortex Dynamics1845G.G.Stokes(1819-1903) N-S Equation1860Hemholtz’s Theorem on Velocity Decomposition1878Lord, Reyleigh(1842-1919) Theory on Lifting(Magnus Effect)1883O.Reynolds(1842-1919)Experiment on Transition from Laminar to Turbulent1887 E.Mach(1838-1916) Mach Number1895 D.J.Kortewey, KDV Equation1901 H.Beriard’s Converction1902 N.E.Joukovsky(1847-1921) Joukovsky’s Theory on lift1902 M.W.Kutta(1867-1944) Kutta’s Condition1903 飞机上天1904 KA.Tsiorkovsky(1857-1935) First Cosmic Speed(Priciple for Rockets) 1905 Prandtl Supersonic Wind Tunnel(M=1.5)1912 Th.von K’arman(1881-1963) K’arman V ortex Street1921 G.I.Taylor(1848-1951) Taylor’s V ortices1940 周培源(1902-1993) Modle Theory for Turbulent1941 钱学森(1911-)& von K’arman K’arman-Tsien Formula流体力学大事年表公元前3世纪 阿基米德(287-212BC)发现浮力定律(阿基米德原理);发明阿基米德螺旋提水机;1644 托里拆里(E.Torricelli,1608-1647)制成气压计;导出小孔出流公式;1650 帕斯卡(B.Pascal,1623-1662)提出液体中压力传递的帕斯卡原 理;1662 波义尔(R.Boyle,1627-1691)建立气体的波义尔定律;1668马略特(E.Mariotte,1620-1684),出版专著《论水和其它流体的运动》奠定流体静力学和流体运动学的基础;1678 牛顿(I.Newton,1642-1727)研究在流体中运动物体所受的阻力,并建立牛顿粘性定律;1732 皮托(H.Pitot,1695-1771)发明测量流体压力的皮托管;1738 丹尼尔·伯努利(D.Bernoulli,1700-1782)出版《流体动力学》,将力学中的活力(能量)守恒原理引入流体力学,建立伯努利定理(伯努利方程);1752 达朗贝尔(J. le R. D’Alembert,1717-1783)提出理想流体运动的达朗贝尔佯谬;1755欧拉(L.Euler,1707-1783)导出流体平衡方程和流体运动方程(欧拉方程);1763 玻尔达(J-C.Borda,1733-1799)进行流体阻力试验,给出阻力公式,开粘性流体力学研究先河;1777 玻素(C.Bossut,1730-1814)等完成第一个船池船模试验;1802 盖·吕萨克(J.L.Gay-Lussac,1778-1850)建立完全气体的状态方程;1809 凯利(G.Cayley,1773-1858)建立航空飞行器概念;1822 纳维(C-L-M-H.Navier,1785-1836)导出粘性流体动力学的动量方程;1822 傅立叶(J-B-J Fourier,1768-1830)建立傅立叶导热定律;1834 罗素(J,S.Russell)在苏格兰的联合运河上发现孤立波;1839 哈根(G.H.L.Hagen,1797-1884)和泊肃叶(J.L.M.Poiseuille, 1797-1969)研究圆管内的粘性流动给出哈根-泊肃叶公式;1845 斯托克斯(G.G.Stokes,1819-1903)更简洁严谨地导出粘性流体动力学的动量方程(纳维-斯托克斯方程);1845 亥姆霍兹(H. von Helmholtz,1821-1894)建立涡旋的基本概念,奠定涡动力学基础;1851 斯托克斯研究小球在粘性流体中的运动,给出斯托克斯阻力公式;1860 亥姆霍兹建立流体运动的速度分解定理;1878 兰姆(mb,1849-1934)出版流体力学经典著作《流体运动的数学理论》,1895年增订再版时改名《流体动力学》;1878 瑞利(Lord Rayleigh,1842-1919)研究有环量的圆柱绕流问题,发现升力,从理论上解释了马格努斯效应;1883 雷诺(O.Reynolds,1842-1912)完成著名的雷诺转捩实验,提出雷诺数(Sommerfeld于1908年命名);1887 马赫(E.Mach,1838-1916)提出马赫数的概念1891 兰彻斯特(nchester,1868-1946)提出速度环量概念,建立升力理论,并发展了有限翼展理论;1895 科特沃赫(D.J.Korteweg)和德弗里斯(G.de Vries)建立KdV方程;1901 贝纳尔(H.Benard)研究对流传热稳定性,发现贝纳尔腔;1902- 儒科夫斯基(N.E.Joukovsky,1847-1921)导出儒科夫斯基公式,奠定机翼理论基础;1902 库塔(M.W.Kutta,1867-1944)提出机翼流动的库塔条件;1902 瑞利建立流体力学的量纲分析和相似理论;1903 莱特兄弟(W.Wright,1867-1912;O.Wright,1871-1948)人类第一次飞行成功;1903 齐奥尔可夫斯基(K.A.Tsiolkovsky,1857-1835)导出火箭运动基本公式和第一宇宙速度;1904 普朗特(L.Prandtl,1875-1953)建立边界层理论;1905 普朗特建成超音速风洞(马赫数为1.5);1910 冯卡门(Th.von Karman,1881-1963)建立卡门涡街理论;1908 瑞利和索末费尔德(A.Sommerfeld,1868-1951)研究平行流的稳定性,导出索末费尔德方程;1921 泰勒(G.I.Taylor,1886-1975)提出湍流统计理论基本概念;1923 泰勒研究同心圆筒间旋转流动稳定性,发现泰勒涡;1940 周培源(1902-1993)创建湍流模式理论;1941 柯尔格罗莫夫提出了局部各向同性湍流模式,并提出了经典的p/3标度律;1926 普朗特提出湍流的混合长度理论;1941 钱学森(1911-2009)和冯卡门导出机翼理论的卡门-钱公式;1963 洛伦兹(E.Lorenz)发现混沌和奇怪吸引子;1993 Benzi提出了结构函数的标度律;1994 She和Leveque提出了湍流层次标度律。