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1、空气动力学前言现在学习的是第1页，共33页引 言流体力学研究的对象、内容和意义流体力学的发展过程及分类与其他学科的关系流体力学的研究方法课程特点几点要求现在学习的是第2页，共33页1：流体力学研究的对象、内容和意义 流体力学是力学的一个独立分支，是研究流体平衡和运动规律的科学。流体静力学流体静力学流体动力学流体动力学现在学习的是第3页，共33页1：流体力学研究的对象、内容和意义研究内容：l流体运动的基本规律：如质量、动量、流体运动的基本规律：如质量、动量、能量应遵循的规律；能量应遵循的规律；l流体流过某种物体或通道时的运动特征：流体流过某种物体或通道时的运动特征：如速度分布、压强分布、能量损失
2、等；如速度分布、压强分布、能量损失等；l流体同固体间的相互作用。流体同固体间的相互作用。现在学习的是第4页，共33页1：流体力学研究的对象、内容和意义意义：在日常生活和许多工业技术中有着广泛的应用。现在学习的是第5页，共33页知道怎样旋转球才能踢进球门吗？球门球门球门球门1：流体力学研究的对象、内容和意义现在学习的是第6页，共33页你会判断风车旋转方向吗？1：流体力学研究的对象、内容和意义现在学习的是第7页，共33页1：流体力学研究的对象、内容和意义航空：现在学习的是第8页，共33页1：流体力学研究的对象、内容和意义水利 如：都江堰,三峡李冰李冰李冰李冰现在学习的是第9页，共33页1：流体力学
3、研究的对象、内容和意义造船；航运：现在学习的是第10页，共33页1：流体力学研究的对象、内容和意义电力：现在学习的是第11页，共33页1：流体力学研究的对象、内容和意义电力：现在学习的是第12页，共33页风能1：流体力学研究的对象、内容和意义现在学习的是第13页，共33页1：流体力学研究的对象、内容和意义其他：机械、冶金、化工、建筑、农业、生物、医学、气象现在学习的是第14页，共33页2：流体力学的发展过程及分类1.19世纪以前（古典流体力学阶段）研究管道、河道、航运中流体的运动规研究管道、河道、航运中流体的运动规律。律。方法水力学水力学水力学水力学 “实验实验实验实验”科学科学科学科学古典流
4、体力学古典流体力学古典流体力学古典流体力学 简单的数学模型简单的数学模型简单的数学模型简单的数学模型现在学习的是第15页，共33页阿基米德阿基米德阿基米德阿基米德 古希腊人古希腊人古希腊人古希腊人公元前公元前公元前公元前287-212287-2122：流体力学的发展过程及分类浮力定律浮力定律FrVg现在学习的是第16页，共33页2：流体力学的发展过程及分类牛顿牛顿牛顿牛顿1642-17271642-1727牛顿第二定律牛顿第二定律Fma现在学习的是第17页，共33页2：流体力学的发展过程及分类2、19世纪初 20世纪4050年代方法方法实验流体力学：实验流体力学：实验流体力学：实验流体力学：实
5、验实验实验实验经验公式经验公式经验公式经验公式理论流体力学：理论流体力学：理论流体力学：理论流体力学：建立数学模型建立数学模型建立数学模型建立数学模型现在学习的是第18页，共33页伯努利，瑞士人伯努利，瑞士人伯努利，瑞士人伯努利，瑞士人欧拉，瑞士人欧拉，瑞士人欧拉，瑞士人欧拉，瑞士人现在学习的是第19页，共33页2：流体力学的发展过程及分类3、20世纪60年代以后发展发展计算技术计算技术电子技术电子技术：实验手段更新实验手段更新实验手段更新实验手段更新实验流体力学实验流体力学实验流体力学实验流体力学计算机技术计算机技术计算机技术计算机技术数值计算方法数值计算方法数值计算方法数值计算方法计算流体
6、力学计算流体力学计算流体力学计算流体力学 理论、实验、计算流体力学相互结合，相互促进，迅猛发展。现在学习的是第20页，共33页2：流体力学的发展过程及分类4、流体力学分类按研究对象按研究对象（普通）流体力学（普通）流体力学（普通）流体力学（普通）流体力学粘性流体力学粘性流体力学粘性流体力学粘性流体力学气体动力学气体动力学气体动力学气体动力学水动力学水动力学水动力学水动力学渗流力学渗流力学渗流力学渗流力学非牛顿流体力学非牛顿流体力学非牛顿流体力学非牛顿流体力学多相流体力学多相流体力学多相流体力学多相流体力学化学流体力学化学流体力学化学流体力学化学流体力学生物流体力学生物流体力学生物流体力学生物流
7、体力学地球流体力学。地球流体力学。地球流体力学。地球流体力学。现在学习的是第21页，共33页3：与其他学科的关系基础课基础课高等数学、工程数学、物理学高等数学、工程数学、物理学高等数学、工程数学、物理学高等数学、工程数学、物理学技术基础课技术基础课工程力学（理论、材料）工程力学（理论、材料）工程力学（理论、材料）工程力学（理论、材料）工程热力学、工程热力学、工程热力学、工程热力学、流体力学流体力学流体力学流体力学、传热学、传热学、传热学、传热学专业课专业课汽轮机原理、锅炉原理汽轮机原理、锅炉原理汽轮机原理、锅炉原理汽轮机原理、锅炉原理现在学习的是第22页，共33页3：与其他学科的关系与热力学、
8、传热学关系l热力学：热力学：可能性可能性（热力学第一定律）（热力学第一定律）方向性方向性（热力学第二定律）（热力学第二定律）l流体力学：流体力学：方式、手段。方式、手段。是传热学的基础是传热学的基础l传热学：传热学：方式、手段。方式、手段。现在学习的是第23页，共33页4：流体力学的研究方法一、理论分析方法1.分析流体的物理特性和运动特性，提出分析流体的物理特性和运动特性，提出合理的理论模型。合理的理论模型。2.建立描写流体平衡与运动规律的封闭方建立描写流体平衡与运动规律的封闭方程组及相应的初始条件和边界条件。程组及相应的初始条件和边界条件。3.利用数学工具，精确或近似解出方程组。利用数学工具
9、，精确或近似解出方程组。4.分析解，揭示由解表示出的物理量变化分析解，揭示由解表示出的物理量变化规律，同时确定解的适用范围。规律，同时确定解的适用范围。现在学习的是第24页，共33页4：流体力学的研究方法一、理论分析方法优点：清晰、普遍规律缺点：适用范围小现在学习的是第25页，共33页4：流体力学的研究方法现在学习的是第26页，共33页4：流体力学的研究方法二、计算法1.分析流体的物理特性和运动特性，提出分析流体的物理特性和运动特性，提出合理的理论模型。合理的理论模型。2.建立描写流体平衡与运动规律的封闭方建立描写流体平衡与运动规律的封闭方程组及相应的初始条件和边界条件。程组及相应的初始条件和
10、边界条件。3.利用利用数值模拟方法数值模拟方法近似解出方程组。近似解出方程组。4.分析解，揭示由解表示出的物理量变化分析解，揭示由解表示出的物理量变化规律。规律。现在学习的是第27页，共33页4：流体力学的研究方法二、计算法优点：迅速、较准确地解决复杂流动问题。缺点：对数学模型、求解方法要求更高。结果的可靠性比试验法差。现在学习的是第28页，共33页4：流体力学的研究方法二、计算法举例现在学习的是第29页，共33页4：流体力学的研究方法二、计算法举例现在学习的是第30页，共33页4：流体力学的研究方法三、实验法分析问题分析问题分析问题分析问题设计试验设计试验设计试验设计试验建立试验台建立试验台
11、建立试验台建立试验台进行实验进行实验进行实验进行实验分析结果分析结果分析结果分析结果优点：可靠。优点：可靠。优点：可靠。优点：可靠。缺点：受尺寸、边界影响较大。成本高，周期长缺点：受尺寸、边界影响较大。成本高，周期长缺点：受尺寸、边界影响较大。成本高，周期长缺点：受尺寸、边界影响较大。成本高，周期长现在学习的是第31页，共33页5：流体力学课程特点概念多l掌握掌握物理意义物理意义及其在流体力学中的应用及其在流体力学中的应用公式多l掌握来源、作用、适用范围、掌握来源、作用、适用范围、应用应用系统性相对差与工程实际比较接近相对难度较大现在学习的是第32页，共33页6：几点要求答疑答疑l主楼主楼B805考勤考勤l缺课缺课20不得参加考试不得参加考试l作业、课堂练习计入考勤作业、课堂练习计入考勤现在学习的是第33页，共33页