1 绪论 工程流体力学电子教案.pptVIP

工程流体力学 参考教材： 1、工程流体力学，禹华谦主编， 高等教育出版社，2004年1月第1版 2、水力学教程，黄如钦主编， 西南交通大学出版社，1998年3月第2版 3、工程流体力学（水力学），闻德荪主编， 高等教育出版社，2004年1月第2版 4、浙江大学，工程流体力学网络课堂 / 第一章 绪论 本章主要阐述了 流体力学的概念与发展简史； 流体力学的概述与应用； 流体力学的研究方法。 流体的主要物理性质； 流体的连续介质模型是流体力学的基础，在此假设基础上引出了理想流体与实际流体、可压缩流体与不可压缩流体、牛顿流体与非牛顿流体概念。 第一节 概述 一、工程流体力学概念? 1、流体的概念 物质存在的主要形式有三种：固体、液体和气体。 流体和固体的区别:???对外力抵抗的能力不同。 ??? 固体：既能承受压力，也能承受拉力与抵抗拉伸变形。??? 流体：只能承受压力，一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。 液体和气体的区别： (1)气体易于压缩；而液体难于压缩； (2)液体有一定的体积，存在一个自由液面；气体能充满任意形状的容器，无一定的体积，不存在自由液面。? 液体和气体的共同点：??? 两者均具有易流动性，即在任何微小切应力作用下都会发生变形或流动，故二者统称为流体。 2、工程流体力学的概念 工程流体力学是工程力学的一个独立分支，是研究流体的流体机械运动规律及其实际应用的技术科学。??? 流体力学所研究的基本规律，有两大组成部分。 一是关于流体平衡的规律——流体静力学。研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于流体上的各种力之间的关系；二是关于流体运动的规律——流体动力学。研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等。??? 根据流体力学在各个工程领域的应用，流体力学可分为三类：水利类流体力学：面向水工、水动、海洋等；? 机械类流体力学：面向机械、冶金、化工、水机等； 土木类流体力学：面向市政、工民建、道桥、城市防洪等。 二、工程流体力学的发展历史?? ? 萌芽阶段——是自距今约2200年以前，希腊学者阿基米德写的“论浮体” 开始的。 他对静止液体力学性质作了第一次科学总结。??? 主要发展——是从牛顿时代开始的，1687年牛顿在名著《自然哲学的数学原理》中讨论了流体的阻力、波浪运动等内容，使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。 此后，流体力学的发展主要经历了三个阶段： 伯努利所提出的液体运动的能量估计及欧拉所提出的液体运动的解析方法，为研究液体运动的规律奠定了理论基础，从而在此基础上形成了一门属于数学的古典“水动力学”（或古典“流体力学”）。 在古典“水动力学”的基础上纳维和斯托克思提出了著名的实际粘性流体的基本运动方程——N-S方程。 从而为流体力学的长远发展奠定了理论基础。但由于其所用数学的复杂性和理想流体模型的局限性，不能满意地解决工程问题，故形成了以实验方法来制定经验公式的“实验流体力学”。但由于有些经验公式缺乏理论基础，使其应用范围狭窄，且无法继续发展。 3、19世纪末起，人们将理论分析方法和实验分析方法相结合，以解决实际问题，同时古典流体力学和实验流体力学的内容也不断更新变化，如提出了相似理论和量纲分析，边界层理论和紊流理论等，在此基础上，最终形成了理论与实践并重的研究实际流体模型的现代流体力学。在20世纪60年代以后，由于计算机的发展与普及，流体力学的应用更是日益广泛。 在我国，水利事业的历史十分悠久: 4000多年前的 “大禹治水”——顺水之性，治水须引导和疏通。 秦朝在公元前256—公元前210年修建了我国历史上的三大水利工程（都江堰、郑国渠、灵渠）——明渠水流、堰流。 古代的计时工具“铜壶滴漏”——孔口出流。 隋朝（公元587—610年）完成的南北大运河。 隋朝工匠李春在冀中洨河修建（公元605—617年）的赵州石拱桥，拱背的4个小拱，既减压主拱的负载，又可宣泄洪水。 三、工程流体力学的应用 许多科学技术部门都有大量的流体问题需要应用流体力学的知识来解决，目前很难找到与流体力学无关的专业和学科。 1.在流体力学已广泛用于土木工程的各个领域，如建筑工程和土建工程中的应用。如基坑排水、路基排水、地下水渗透、地基坑渗稳定处理、围堰修建、海洋平台在水中的浮性和抵抗外界扰动的稳定性等。 2.在市政工程中的应用。如桥涵孔径设计、给水排水、管网计算、 泵站和水塔的设计、隧洞通风