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流体力学关于绕流问题的几点扩充 学生： 学号： 专业： 摘要： 1、选题背景： 圆柱体是一种最基本的钝体，但工程中其他形状的钝体，例如圆球体、串列的双圆柱体、椭圆柱体随处可见，因此对于除了圆柱体外其他形状物体的研究在理论上和实际工程中都有很重要的意义。 2、主要内容： 类比于圆柱绕流，研究了圆球的绕流问题；利用“二阶投影法求解二维不可压粘性流体的N - S 方程”的方法计算了高雷诺数Re = 1 ×10^5 下串列圆柱的非定常绕流，以此来研究串列的双圆柱绕流问题；采用将“椭圆化圆”的方法研究椭圆柱体的相关绕流问题；最后采用了边界元方法对“三椭圆柱体的绕流流场和压力场”问题进行了研究。 3、结论： 通过研究，对工程上的多种绕流问题有了进一步的理解与系统化的归纳与总结。 关键词： 圆球绕流、双列圆柱绕流、椭圆绕流、三椭圆柱体绕流。 正文： 在对流动现象展开描述之时，我们先介绍下高等流体力学的概念，发展和实际生活方面上的应用。 流体力学的有关概念： 流体力学是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态及流体和固体壁面、流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。流体力学是连续介质力学的一门分支，是研究流体（包含气体及液体）现象以及相关力学行为的科学。可以按照研究对象的运动方式分为流体静力学和流体动力学，还可按应用范围分为水力学，空气动力学等理论流体力学的基本方程是纳维-斯托克斯方程，简称N-S方程。纳维-斯托克斯方程由一些微分方程组成，通常只有通过一些边界条件或者通过数值计算的方式才可以求解。它包含速度v=（u,v,w),压强,密度，粘度温度等变量，而这些都是位置(x,y,z) 和时间t的函数。通过质量守恒、能量守恒和动量守恒，以及热力学方程 f(ρ,P,T)和介质的材料性质我们可以确定这些变量。 流体的流动曲线 流体力学中研究得最多的流体是水和空气。它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和高等数学、物理学、化学的基础知识。 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，统称为流体力学除水和空气以外，流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。 气象、水利的研究，船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行，可燃气体或炸药的爆炸，汽车制造（联众集群），以及天体物理的若干问题等等，都广泛地用到流体力学知识。许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导，同时也促进了它不断地发展。1950年后，电子计算机的发展又给予流体力学以极大的推动 20世纪初，飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空事业的发展，期望能够揭示飞行器周围的压力分布、飞行器的受力状况和阻力等问题，这就促进了流体力学在实验和理论分析方面的发展。20世纪初，以儒科夫斯基、恰普雷金、普朗特等为代表的科学家，开创了以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论，阐明了机翼怎样会受到举力，从而空气能把很重的飞机托上天空。机翼理论的正确性，使人们重新认识无粘流体的理论，肯定了它指导工程设计的重大意义。 (方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升力。简单来说，飞机向前飞行得越快，机翼产生的气动升力也就越大。当升力大于重力时，飞机就可以向上爬升；当升力小于重力时，飞机就可以降低高度。 观察时可以发现我们生活在一个流体的世界里.生活离不开流体，同样我们也离不开流体.鹰击长空，鱼翔浅底；许许多多的现象都与流体力学有关.生活中的很多事物都在经意或不经意中巧妙地掌握和运用了流体力学的原理，让其行动变得更灵活快捷. 比如高尔夫球的表面做成有凹点的粗糙表面，而不是平滑光趟的表面，就是利用粗糙度使层流转变为紊流的临界雷诺数减小，使流动变为紊流，以减小阻力的实际应用例子.最初，高尔夫球表面是做成光滑的，后来发现表面破损的旧球反而打的更远.原来是临界Re数不同的结果.? 同样在游泳的时候也受到流体的作用.游泳是在水中进行的周期性运动.人在水中的漂浮能力与身体所持姿势直接相关.身体保持流线型（吸足气），使重心与水的浮心接近一条直线，就能漂浮较长时间；如果先吸足气，双臂却紧贴体侧，胸腔虽充足气，但下肢相对上身比重较大，下肢很快就会下沉.因此，游泳不但要充分利用水的浮力，而且要尽量减少失去浮力的时间，如头不要抬得太高，身体不能起伏转动