2015年秋季研究生实验流体力学-finalversion.ppt

实验流体力学 学 分 2 总 学 时 32 课堂讲授 22学时 实 验 10学时 主要内容 实验流体力学绪论 1. 发展简史及其研究内容 2. 研究方法和面临的问题 基本理论及其方法 1. 相似理论 2. 水电比拟 （略） 3. 数值模拟 （简） 4. 误差分析与数据处理 流体力学实验设备简介 1. 循环水槽 2. 风洞 3. 小型流体力学实验设备 4. 流动显示设备及技术 流体力学测试仪器 1. 压力、速度的测量 2. 流量、温度和湿度的测量 3. 质量传递速率的测量 4. 壁面剪切应力的测量 演示实验目的及原理 1. 流动演示 2. 流谱流线演示 3. 水击综合实验 4. 紊动机理实验 操作实验目的原理以及CAI 1. 雷诺实验 2. 伯努力方程实验 操作实验目的原理以及CAI 3. 文丘里流量计实验 4. 动量定律实验 5. 孔口与管嘴出流实验 6. 局部水头损失实验 7. 沿程水头损失实验 8. 毕托管测速实验 第1章 实验流体力学绪论 1.1 实验流体力学及其发展简史 实验流体力学发展简史 秦朝 — 李冰建成都江堰 （公元前256年） 古罗马—大规模供水管道系统 古希腊—阿基米德 千余年停滞○ ○ ○ ○ ○ 15世纪—达·芬奇 （1452年—1519年） 17世纪—帕斯卡 （1623年—1662年) 17世纪—牛顿 （1643年－1727年） 18世纪—势流理论（理想流体）快速发展 19世纪—工程中的粘性流问题 20世纪—空气动力学飞速发展 20世纪初—机翼理论 20世纪40年代，航天飞行—气体动力学 —爆炸波理论，爆炸力学 流体力学的分支— 20世纪60年代—学科交叉 1.2 实验流体力学的研究内容 大气运动、海水运动、岩浆流动 空气动力学、气体动力学 渗流力学 物理—化学流体动力学 爆炸力学 多相流体力学 等离子体动力学和电磁流体力学 环境流体力学—环境空气动力学、建筑空气动力学 生物流变学 1.3 实验流体力学的研究方法 现场观测 理论分析 数值计算 1.4 实验流体力学的任务和面临的问题 实验流体力学的任务 实验流体力学面临的问题 第2章 基本理论及其方法 数值模拟的产生及应用 直接测量 间接测量 可以用测量仪器或仪表直接读出测量值的测量称为直接测量，相应的物理量称为直接测量量。 根据某些原理得出函数关系式，由直接测量量通过数学运算才能获得测量结果为间接测量，相应的物理量称为间接测量量。 例如： 长度、质量、时间、温度、电压、电阻…… 例如： 面积、体积、速度、流量、雷诺数、压力…… 等精度测量 不等精度测量 对某一物理量进行多次重复测量，且每次测量的条件都相同（测量者，仪器，实验方法，温度和湿度等环境），这样进行的重复测量称为等精度测量。 在诸测量条件中，只要有一个条件发生了变化，这时所进行的测量，就称为不等精度测量。 直接测量和间接测量同时存在，不可避免。 尽量保证采用等精度测量。 （1）有效数字及其运算规则 (a) 有效数字的定义及基本性质 可靠数字 从仪器刻度读出的最小分度值的整数部分，称为可靠（准确）数字 。 可疑数字 在最小分度以下估读的末位数字，一般也就是仪器误差或相应的仪器不确定度所在的那一位数字，它具有不确定性。通常称为字可疑数字。 定 义 测量结果中所有可靠数字加上末位的可疑数字统称为测量结果的有效数字。 有效数字的基本性质 ● 有效数字的位数与仪器精度（最小分度值）有关，也与被测量的大小有关。 ● 有效数字的位数与小数点的位置无关，单位换算时有效数字的位数不应发生变化 。 (b) 有效数字的读取 ● 数字式显示仪表，纪录全部数据。 ● 一些也有指针和刻度盘的仪表，其指针跳动以最小分格为单位（秒表）；各类带有游标（或角游标）的仪器装置,不需要估读。 ● 对指针式仪表和有刻度盘或标尺的仪器，直接测量时估读一位。 15.3