工程流体学流体物理特性.pdf

工程流流体体力学学 机械工程学院机械工程学院 主讲：杨阳 （博士、副教授） 2013年03月 本课程的性质和任务 《工程流体力学》是机械设计制造及自动化、车辆工程、材 料成形与控制工程等专业一门主要技术基础课程。它的主要任 料成形与控制工程等专业 门主要技术基础课程 它的主要任 务是通过各教学环节，运用各种教学手段和方法，使学生掌握 流体运动的基本概念流体运动的基本概念、基本原基本原理、基本计算方法基本计算方法；培养学生分培养学生分 析、解决问题的能力和实验技能，为学习后继课程、从事工程 技术工作和科学研究以及开拓新技术领域打下坚实的基础。 总学时总学时：3232 教学方法： 课堂讲授与实验教学相结合，采用多媒体演示完成。 考试方式 闭卷 考试方式：闭卷 第一章 绪论 有关流体运动与流体力学的三个问题； 流体力学的发展概况； 流体力学的概念； 流体力学的概述与应用； 流体力学课程的性质流体力学课程的性质、目的目的、基本要求基本要求；； 流体力学的研究方法； 流体的连续介质模型； 流体的主要物理性质——惯性、粘性、压缩性； 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 顿流体与非牛顿流体概念。 第一节 流体力学及其发展概况 有关流体运动与流体力学的问题 人类虽然长期生活在空气和水环境中，对一些流体 运动现象却缺乏认识运动现象却缺乏认识,,现举三例现举三例。。 A ．高尔夫球：表面光滑还是粗糙？ B．汽车阻力：来自前部还是后部？ C ．机翼升力：来自下部还是上部？ A．高尔夫球：表面光滑还是粗糙？ 高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰，当时人们认为 表面光滑的球飞行阻力小表面光滑的球飞行阻力小，因此用皮革制球因此用皮革制球。 后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远，这个 谜直到20世纪建立流体力学边界层理论后才解开。 现在的高尔夫球表面有很多窝坑现在的高尔夫球表面有很多窝坑，，在同样大小和重量下在同样大小和重量下，， 飞行距离为光滑球的5倍。 思考考题：表表面凹窝窝状的高尔夫球的高尔夫球飞得得更远是因为为： A 与气流接触的外表面积减小了； B 凹窝状表面使球更容易旋转 B 凹窝状表面使球更容易旋转； C 其它。 B．汽车阻力：来自前部还是后部？ 汽车发明于汽车发明于1919世纪末世纪末，当时人们认为汽车的阻力主要来当时人们认为汽车的阻力主要来 自前部对空气的撞击，因此早期的汽车后部是陡峭的，称为 箱型车箱型车，阻力系数阻力系数 （C）很大很大，约为约为0.8。 DD 实际上汽车阻力主要来自后部形成的尾流，称为形状阻力。 20世纪30年代起，人们开始运 50－60年代改进为船型，阻 用流体力学原理改进汽车尾部形状， 力系数为0.45 。 出现甲壳虫型出现甲壳虫型，阻力系数降至阻力系数降至00.66。 80年代经过风洞实验系统研究后，又改 90年代后，科研人员研制开发的未来型 进为鱼型，阻力系数为0 3， 进为鱼型，阻力系数为0.3， 汽车 阻力系数仅为0 137 汽车，阻力系数仅为0.137。 经过近经过近8080年的研究改进年的研究改进，汽车阻力系数从汽车阻力系数从00.88降至降至00.137137阻力减小为阻力减小为 原来的1/5 。 目前在汽车外形设计中，流体力学性能研究已占主导地位，合理的 外