实验流体力学的发展.pptxVIP

实验流体力学的发展现场实验和实验室实验原型实验和模型实验17世纪中叶以前：现场原型实验为主20世纪初叶以后：实验室模型实验为主5-第一时期——17世纪中叶以前主要依靠仔细的观察，粗略的测量与效益的比较等相当原始的实验方法去了解各种流动现象，认识各种运动规律，并通过不断实践，有意识地去运用这些结果以改造世界。主要成就完整地建立了流体静力学理论；提出了流体与物体运动之间的相对性原理；定性地研究了管流与某些无压流动；发展了各种流体机械。5-第二时期——17世纪中叶至20世纪初叶除了继续利用现场原型实验解决生产问题以外，还开始发展实验室实验所需的设备，仪器和技术，并逐步开展实验室研究，发现了一些新现象和原理。主要成就发展基本实验设备与仪器，和显示与测量技术；发现伯努利与达西等定理和湍流与空化等现象；研究了流体中运动物体(包括圆球、平板、船舶、炮弹、翼型等)所受的力，特别是阻力；详细和系统地研究了圆管层流流动；提出了流体的动力相似理论。5-第三时期——20世纪初叶以后除了继续围绕航海，航空，航天，系统地开展实验研究和发展实验设备，仪器与技术以外，还发现了一批新现象，提出了许多新概念，特别是有关湍流与边界层的概念，并将计算机技术应用于流体实验。主要成就进一步发展实验设备、仪器及显示与测量技术；发现更多的流动新现象；提出边界层概念并开展这方面的研究；研究典型物体(如圆球、圆柱、平板、流线型物体等)的绕流问题和圆管、渠槽流动；围绕空、航天的需要研究翼型，机翼，迴转体与组合体的空气动力性能；研究流动过渡和湍流现象；验证理论(如N－S方程，边界层概念，积分关系式等)；在实验中大量应用计算机技术。5-流体力学实验I(2，用户名：gmm)流体力学基础知识内容提要流体力学的研究对象流体力学的研究方法流体力学的基本概念本课程涉及的流体流动的基础知识9-§1 流体力学的研究对象流体液体和气体具有易流动性，统称为流体。“兵无常势，水无常形”，流体不能承受切向力，因而没有固定形状。流体力学力学的一个分支，研究流体的运动规律，流体和相邻 固体的相互作用规律，并利用这些规律解决实际问题。流体力学的广泛应用 凡有流体处，皆有流体力学； 没有流体处，也有流体力学。9-§2 流体力学的研究方法流体力学的研究方法分析方法优点：明确给出流动参量变化规律，普适性好；缺点：数学上困难大，能解决的问题极其有限。数值方法优点：计算分析法无法求解的问题；缺点：对复杂而缺乏完善数学模型的问题无能为力。实验方法优点：直接解决生产中的复杂问题，发现新现象，验证分析和计算的结果；缺点：普适性差，成本高。9-§3-1 流体的连续介质模型流体由大量流体质点（具有一定性质的流体微团）组成；每个流体质点无间隙、连续地分布在所占据的体积中，每一时刻都有确定的物理参量如压力、速度、密度、温度等。描述流体运动的宏观流动参量p、v、ρ、θ等可表示为流体质点空间位置x、y、z和时间t的连续函数。流动参量在空间的分布称为流场，通过分析、计算和实验的方法研究其分布规律。　9-§3-2 流体的性质可压缩性——流体随压力或温度改变密度或体积的性质不可压缩流体（ρ=常数）与可压缩流体（ρ≠常数)；液体通常近似认为不可压缩气体可压缩性的度量：马赫数 M=v/a ，M0.3 可近似看作不可压缩。 粘性——流体阻抗剪切变形的性质两层流体相对运动时平行于接触面的阻力称为内摩擦力或粘性力；牛顿粘性定律： 理想流体( μ＝ 0)与粘性流体或实际流体( μ ≠0)； 雷诺数表征作用于流体质点的惯性力和粘性力之比： 9-§3-3 流体流动的分类定常流动和不定常流动——以流动是否随时间变化来区分定常流动：流动参量不随时间变化；不定常流动：流动参量随时间发生变化。一元流动、二元流动和三元流动——以流动随坐标的依赖关系来区分一元流动：所有流体质点均沿一个坐标方向流动；二元流动：所有流体质点均沿平行平面流动，且各平面上轨迹相同；三元流动：流场任一点流速具有X、Y、Z方向分量。 均匀流动和非均匀流动——以流动是否随空间位置变化来区分均匀流动：流动不随空间位置变化；非均匀流动：流动随空间位置发生变化；非均匀流动又可分为渐变流和急变流，以流速的大小和方向沿程变化的缓急不同而区分，前者变化缓慢，后者变化急剧。9-§3-4 流体流动的描述迹线、流线和色线迹线：某一流体质点在空间不同时刻的运动轨迹，又称轨线；流线：描述流场中各点在某一瞬时的速度方向曲线，流线上任一点的切线方向就是该时刻该点的速度方向；色线：源于一点的很多流体质点在同一瞬时的连线，又称标记线或脉线，可通过流动显示方法获得；定常流动时迹线、流线和色线互相重合，不定常流动时一般不会重合。流面、流管和流束流面：过空间曲线(非流线)的流线的集合所构成的曲面；流管：过空