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这是河海大学论文ppt，包括了流体的定义及流体力学的任务，连续介质模型，流体中的作用力，流体的流动性、粘性与压缩性，流体的分类等内容，欢迎点击下载。
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流体力学 参考文献 吴望一，流体力学，北京大学出版社，2008 陈玉璞，流体动力学，河海大学出版社，1990 1. 流体的定义: 液体与气体的总称。 2. 流体力学的任务: 研究流体在各种力作用下的平衡和机械运动规律及其在工程实际应用的一门学科。 3. 流体力学的组成部分 （1）流体静力学( Fluid Statics ) “静止流体”的力学，讨论静压强和总压力的计算等。 （2）流体运动学 ( Fluid Kinematics） 讨论速度、加速度、流线、迹线、运动基本形式及涡量等 运动学量，而不涉及外力和能量。 （3）流体动力学(Fluid Dynamics) 研究流体在合外力作用下的运动，也要考虑能量等。依据 受力分析、动量方程、能量方程等求解。 流体力学的研究方法 理论分析方法、实验方法、数值方法 理论分析方法 力学模型→物理基本定律→求解数学方程→分析和揭示本质和规律 实验方法 相似理论→模型实验装置；野外观测实验 数值模拟 计算机大规模模拟 流体力学与工程 流体力学与工程 流体力学与工程 流体力学与工程 流体力学与工程 流体力学与工程 流体力学发展简史 阿基米德(Archimedes，约公元前287～212) 对流体力学学科的形成第一个作出贡献 。建立 了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体 平衡理论，奠定了流体静力学的基础。此后千 余年间，流体力学没有重大发展。 流体力学发展简史 直到15世纪，意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题。 1623-1662 ，帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念，并发现了液体压强传递定律。 流体力学发展简史 托里拆利(Evangelista Torricelli，1608～1647) 托里拆利实验测定大气压强为76cm汞柱高，发 明了气压计。 托里拆利定理（液体从小孔射流 的定理）：在充水容器中，水面下小孔流出的 水，其速度和小孔到液面的高度平方根以及重 力加速度的2倍（2g）的平方根成正比。 流体力学发展简史 但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学，却是随着经典力学建立了速度、加速度，力、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。 流体力学发展简史 牛顿（1643～1727）英国物理学家，数学家，天文学家，经典物理学理论体系的建立者。 17世纪，力学奠基人牛顿研究了在流体中运动的物体所受到的阻力，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。他针对粘性流体运动时的内摩擦力也提出了牛顿粘性定律。 流体力学发展简史 约瑟夫·拉格朗日（Joseph-Louis Lagrange 1736~1813） 他在《分析力学》中从动力学普遍方程导出流体 运动方程，着眼于流体质点，描述每个流体质点 自始至终的运动过程，这种方法现在称为“拉格 朗日方法” 。 流体力学发展简史 欧拉 (Leohard Euler，1707~1783年) 欧拉采用了连续介质的概念，把静力学中压力的 概念推广到运动流体中，建立了欧拉方程，正确 地用微分方程组描述了无粘流体的运动。 流体力学发展简史 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。 流体力学发展简史 1822年，纳维建立了粘性流体的基本运动方程；1845 年，斯托克斯又以更合理的基础导出了这个方程，并将 其所涉及的宏观力学基本概念论证得令人信服。这组方 程就是沿用至今的纳维-斯托克斯方程(简称N-S方程)， 它是流体动力学的理论基础。上面说到的欧拉方程正是 N-S方程在粘度为零时的特例。 流体力学发展简史 19世纪，工程师们为了解决许多工程问题，尤其是要解决带有粘性影响的问题。于是他们部分地运用流体力学，部分地采用归纳实验结果的半经验公式进行研究，这就形成了水力学，至今它仍与流体力学并行地发展。 流体力学发展简史 皮托（Pitot，Henri 1695-1771）法国数学家、水利工程师，发明了测量流速的皮托管（毕托管）。 流体力学发展简史 雷诺 (Osborne Reynolds 1842～1912) 德国力学家、物理学家、工程师。 雷诺在流体力学方面最主要的贡献是发现流动的相似律，他引入表征流动中流体惯性力和粘性力之比的一个量纲为1的数，即雷诺数。在雷诺以后，分析有关的雷诺数成为研究流体流动特别是层流向湍流过渡的一个标准步骤。此外，雷诺还给出平面渠道中的阻力；提出轴承的润滑理论（1886）；1895年，雷诺首先采用将湍流瞬时速度、瞬时压强加以平均化的平均方法 ，从纳维-斯托克斯方程导出湍流平均流场的基本方程——雷诺方程，奠定了湍流的理论基础。 流体力学发展简史 普朗特(Ludwig Prandtl，1875～1953年)，德国物理学家，近代力学奠基人之一。 普朗特学派从1904年到1921年逐步将N-S方程作了简化，从推理、数学论证和实验测量等各个角度，提出边界层理论，建立绕物体流动的小粘性边界层方程，以解决计算摩擦阻力、求解分离区和热交换等问题，奠定了现代流体力学的基础。 在流体力学方面其他的贡献：(1)风洞试验技术；(2)机翼理论；(3)普朗特混合长理论。 流体力学发展简史 流体力学发展简史 流体力学发展简史 1.2 连续介质模型 流体的宏观特性和微观运动 质点(particle)的概念：宏观看非常小，可视为空间的一个点；微观看又很大，每个质点包含足够多的分子并保持着宏观运动的一切特性 特点：（1）宏观小；（2）微观大；（3）可以忽略尺度效应的最小单位。 1.2 连续介质模型 1.3 流体中的作用力 表面力 表面力(surface force)是作用在流体表面或截面上且与作用面的面积成正比的力，表面力又称面积力或接触力 表面力包括压力和切力 作用于单位面积上的压力称为压强(pressure intensity) ，以p表示 1.3 流体中的作用力 1.4 流体的流动性、粘性与压缩性 τ 为切应力（N/m2， Pa）； du/dy 为速度梯度，也称角变形率； μ 为动力粘度，单位为 Pa·s 或 N·s/m2。 角变形率 t的方向 运动较快的液层作用于较慢的液层上的切应力，其方向与运动 方向相同； 运动较慢的液层作用于运动较快的液层上切应力，其方向与运 动方向相反。 应用条件 粘性流体 将动力粘度μ与密度ρ之比定义为运动粘度ν，单位为 m2／s。 例 题（牛顿内摩擦定律） 流体分类 （根据牛顿内摩擦定律） 牛顿流体：如水、空气、水银等 非牛顿流体 宾厄母（宾汉）塑性流体：如泥浆、血浆等 拟塑性流体：如橡胶、油漆等 膨胀流体：如生面团、淀粉糊等 流体分类 理想流体（无粘性流体） 为简化研究，忽略流体的粘性，引入理想流体的概念 粘性流体 实际流体总是存在粘性，实际流体称为粘性流体 流体分类 均质流体 单一流体，如单一水流或气流 非均质流体 多种流体或流体与固体混合物，如：水与空气混合体、挟沙水流等 流体分类 不可压缩性流体 液体受到压力后，体积或浓度不发生变化； 可压缩性流体 液体受到压力后，体积或浓度发生变化； 作业：p9 1-2， 1-6，1-10 本课件部分内容摘自赵振兴老师、何建军老师、戴昱老师与王家楣老师的课件内容，特此致谢。
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