生活中的流体力学知识分享.pdf

生活中的流体力学知识分享--第1页

生活中的流体力学

生活中的流体力学知识分享--第1页

生活中的流体力学知识分享--第2页

精品文档

当我们观察生活时可以发现，我们生活在一个流体的世界里。

生活离不开流体，同样我们也离不开流体。鹰击长空，鱼翔浅底；

许许多多的现象都与流体力学有关。生活中的很多事物都在经意或

不经意中巧妙地掌握和运用了流体力学的原理，让其行动变得更灵

活快捷。

你发现没有，高尔夫球的表面做成有凹点的粗糙表面，而不是平

滑光趟的表面，就是利用粗糙度使层流转变为紊流的临界雷诺数减

小，使流动变为紊流，以减小阻力的实际应用例子。最初，高尔夫

球表面是做成光滑的，后来发现表面破损的旧球反而打的更远。原

来是临界Re数不同的结果。高尔夫球的直径为41.1毫米，光滑

球的临界RE数为3.85×E5，相当于自由来流空气的临界速度为

135米/秒，实际上由于制造得不可能十分完善，速度要稍微低一

些。一般高尔夫球的速度达不到这么大，因此，空气绕流球的情况

属于小于临界Re数的情况，阻力系数Cd较大。将球的表面做成

粗糙面，促使流动提早转变为紊流，临界RE数降低到E5,相当于

临界速度为35米/秒，一般高尔夫球的速度要大于这个速度。因

此，流动属于大于临界Re数的情况，阻力系数Cd较小，球打得

更远。乒乓球运动时分离则属于层流分离。

同样在游泳的时候，也受到流体的作用。游泳是在水中进行的周

期性运动。人在水中的漂浮能力与身体所持姿势直接相关。身体保

收集于网络，如有侵权请联系管理员删除

生活中的流体力学知识分享--第2页

生活中的流体力学知识分享--第3页

精品文档

持流线型（吸足气），使重心与水的浮心接近一条直线，就能漂浮

较长时间；如果先吸足气，双臂却紧贴体侧，胸腔虽充足气，但下

肢相对上身比重较大，下肢很快就会下沉。因此，游泳不但要充分

利用水的浮力，而且要尽量减少失去浮力的时间，如头不要抬得太

高，身体不能起伏转动太大，空中移臂时间宜短等。

游泳者游进时受到相反方向的阻力作用。游泳的阻力包括水的摩

擦阻力、波浪阻力和物体的形状阻力。设流线型物体的阻力为1，

那么其他形状物体的阻力就大几倍甚至100倍。推进力是指做臂

划水或腿打水（蹬夹水）动作时给水一个作用力，水就给人体一个

力量大小相等的反作用力，这个力就叫推进力。游泳就是靠臂绕肩

关节和腿绕髋关节，以复杂的弧线做圆周运动。根据圆周运动的有

关原理，角速度相等时，半径越长线速度越大。所以，游泳运动过

程中，距肩和髋最远的手和脚的速度最大。臂划水的作用面是手掌

和前臂，腿打、踢水的作用面主要是脚面和小腿前侧；腿蹬夹水的

主要作用面则是脚和小腿内侧。增加这些部位对水的横切面（如佩

带蹼具等），就能产生更大的推进力。

在我们身边来来往往飞驰的汽车，更是与流体力学的巧妙结合。

汽车发明于19世纪末，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，阻力系

数（CD）很大，约为0.8。实际上汽车阻力主要来自后部形成的尾

流，称为形状阻力。

收集于网络，如有侵权请联系管理员删除

生活中