绪论 工程流体力学电子教案技术方案.pptVIP

工程流体力学;第一章 绪论 ;第一节 概述;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。 ;四、工程流体力学的研究方法 1、理论研究方法 ??? 理论方法是根据工程实际中流动现象的特点和机械运动的普遍规律，将具体流动问题转化为数学问题，建立控制液体运动的闭合方程组，在相应的边界条件和初始条件下???解。关键在于提出理论模型，并能运用数学方法求出理论结果，达到揭示液体运动规律的目的。但由于数学上的困难，许多实际流动问题还难以精确求解。 理论方法中，流体力学引用的主要定理有：质量守恒定律、动量守恒定律、牛顿运动第二定律：机械能转化与守恒定律。 2、实验研究方法 应用流体力学是一门理论和实践紧密结合的基础学科。它的许多实用公式和系数都是由实验得来的。至今，工程中的许多问题，即使能用现代理论分析与数值计算求解的，最终还要借助实验检验修正。 实验研究形式：原型观测、系统实验和模型实验。;3、数值研究方法 ?数值方法是在计算机应用的基础上，采用各种离散化方法（有限差分法、有限元法等），建立各种数值模型，通过计算机进行数值计算和数值实验，得到在时间和空间上许多数字组成的集合体，最终获得定量描述流场的数值解。近二三十年来，这一方法得到很大发展，已形成专门学科——计算流体力学。 五、工程流体力学课程的学习 1、课程的性质与目的 性质：流体力学是研究流体机械运动规律及其应用的学科，是环境工程专业的一门必修的专业基础课程。研究对象以水为主体，旁及气体与可压缩流体。注册工程师考试 、研究生入学考试中工程流体力学（水力学）是专业基础课之一。 目的：通过各教学环节，使学生掌握流体运动的基本概念，基本理论，基本计算方法与实验技能，培养分析问题的能力和创新能力，为学习专业课程，并为将来从事专业技术工作打下基础。;2、基本要求： 具有较为完整的理论基础 包括：1）掌握流体力学的基本概念；2）熟练掌握分析流体力学的总流分析方法，熟悉量纲分析与实验相结合的方法，了解求解简单平面势流的方法； 3）掌握流体运动能量转化和水头损失的规律，对传统阻力有一定了解。 具有对一般流动问题的分析和讨论能力 掌握测量水位、压强、流速、流量的常规方法。 重点掌握：基础流体力学的基本概念、基本方程、基本应用。 3、学习的难点与对策 ?新概念多、抽象、不易理解； ???? 主要概念汇总表，多媒体资料辅助教学，结合实验观察分析。 推演繁难； ???? 分析各种推导要领，掌握通用的推导方法，如控制体法，理解思路，不要求对各个过程死记硬背。 偏微分方程（组）名目繁多。 ???? 仅要求部分掌握。重在理解物理意义，适用范围、条件，主要求解方法。;第二节? 流体的主要物理性质; 流体质点的尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均后能得到其物理量的确定值；而在宏观上又足够小，远小于所研究问题的特征尺度，使得其平均物理量可看成是均匀的。???? （2）优点????? 排除了分子运动的复杂性。