流体力学发展简史.
流体力学发展历程
流体力学发展历程流体力学是研究流体的运动和力学性质的学科，其发展历程可以追溯到古代。
本文将从古代到现代，梳理流体力学的发展历程。
古代，人们对水的运动和性质有了初步的认识。
古希腊的亚里士多德提出了流体的连续性原理，他认为流体是连续不断的。
在古代中国，张衡发明了地动仪，通过水的流动来模拟地震，这也是古代流体力学的重要成果之一。
17世纪，随着科学革命的兴起，流体力学开始得到系统的发展。
英国科学家牛顿提出了流体的黏性理论，他认为流体的黏性是导致流体摩擦的原因。
此后，德国数学家伯努利提出了伯努利原理，揭示了流体运动中能量守恒的基本原理。
18世纪，瑞士数学家欧拉为流体力学奠定了坚实的理论基础。
他提出了欧拉方程，描述了理想流体的运动规律。
欧拉方程是流体力学的基本方程之一，对后来的研究具有重要影响。
19世纪，流体力学的研究逐渐扩展到气体和空气动力学领域。
德国物理学家克劳修斯提出了克劳修斯方程，描述了气体的运动规律。
克劳修斯方程是流体力学中重要的方程之一，被广泛应用于航空航天领域。
20世纪初，爱尔兰数学家雷诺为流体力学的发展做出了重要贡献。
他提出了雷诺数，用于描述流体流动的稳定性。
雷诺数在流体力学中具有重要的应用价值，被广泛用于流体力学实验和数值模拟中。
20世纪中叶以后，随着计算机技术和数值模拟方法的发展，流体力学得到了广泛的应用和研究。
计算流体力学（CFD）成为流体力学研究的重要工具之一，可以通过数值方法模拟和预测流体的运动和性质。
近年来，随着科学技术的不断进步，流体力学的研究也在不断深入。
人们开始研究微观尺度下的流体力学问题，如纳米流体力学和微流体力学。
此外，流体力学在生物医学领域的应用也越来越广泛，如血液流动、呼吸系统等。
总结起来，流体力学的发展历程可以追溯到古代，经过了古代的初步认识、17世纪的理论建立、18世纪的基础奠定、19世纪的扩展应用以及20世纪的数值模拟和应用拓展。
随着科学技术的发展，流体力学的研究也在不断深入，为我们认识和应用流体提供了重要的理论和方法。
工程流体力学课件-第一章
二、流体力学在石油化工工业中的应用
流体力学是一门重要的工程学科，它的应用几乎遍及国民经济的各个部门， 尤其在石油工程和石油化工工业中，流体力学是其重要的理论核心之一。
在石油工业中 ，用到流体力学原理分析流体在管内的流动规律，压力、阻 力、流速和输量的关系，据此设计管径，校核管材强度，布置管线及选择泵的类 型和大小，设计泵的安装位置等；在校核油罐和其他储液容器的结构强度，估算 容器、油槽车、油罐的装卸时间，解释气蚀、水击等现象 。
实验方法的优点是能直接解决生产中的复杂问题，能发现流动中的新现象。
它的结果往往可作为检验其他方法是否正确的依据。这种方法的缺点是对不同 情况，需作不同的实验，也即所得结果的普适性较差。
3 、数值计算方法
数值计算方法是按照理论分析方法建立数学模型，在此基础上选择合理 的计算方法，如有限差分法、特征线法、有限元法、边界元法、谱方法等，将 方程组离散化，变成代数方程组，编制程序，然后用计算机计算，得到流动问 题的近似解。数值计算方法是理论分析法的延伸和拓展。
两板间流体沿y方向的速度呈线性分布。
上面的现象说明，当流体中发生了层与层之间的相对运动时，速度快的流层对 速度慢的流层产生了一个拉力使它加速，而速度慢的流层对速度快的流层就有 一个阻止它向前运动的阻力，拉力和阻力是大小相等方向相反的一对力，分别 作用在两个流体层的接触面上，这就是流体黏性的表现，这种力称为内摩擦力 或黏性力。
体积弹性模量：在工程上流体的压缩性也常用p的倒数即体积弹性模量来描述
E 1 dp
p dV /V
2．可压缩流动与不可压缩流动
流体的压缩性及相应的体积弹性模量是随流体的种类、温度和压力而变化 的。当压缩性对所研究的流动影响不大，可以忽略不计时，这种流动成为不可 压缩流动，反之称为可压缩流动。通常，液体的压缩性不大，所以工程上一般 不考虑液体的压缩性，把液体当作不可压缩流体来处理。当然，研究一个具体 流动问题时，是否考虑压缩性的影响不仅取决于流体是气体还是液体，而更主 要是由具体条件来决定。
计算流体力学的发展历程与未来前景
计算流体力学的发展历程与未来前景计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）是运用数值方法对流体力学问题进行模拟和分析的学科，它结合了流体力学、数值计算和计算机学科的知识。
在过去的几十年中，计算流体力学在科学研究、工程设计和工业应用中起到了重要的作用。
本文将介绍计算流体力学的发展历程，并展望其未来的前景。
计算流体力学的发展历程源远流长。
早在20世纪40年代，人们开始使用数值方法来解决流体力学问题，并发展了有限差分法等基本方法。
然而，当时的计算能力非常有限，只能处理简单的二维问题。
到了20世纪60年代，随着计算机的发展，计算流体力学的发展进入了快速发展期。
有限元法的引入使得计算流体力学能够处理复杂的流动问题，并为工业应用提供了新的解决方案。
此后，随着计算能力的不断提升和计算方法的改进，计算流体力学的应用范围和精度不断提高。
进入21世纪以来，计算流体力学的发展进入了一个全新的阶段。
首先，计算能力的大幅提升使得可以模拟和研究更加复杂的流动问题，如湍流、多相流和自由面问题等。
借助高性能计算技术和并行计算方法，计算流体力学已经成为一种强大的工具，可以模拟包括飞机、汽车、火箭等工程领域中的复杂流动。
其次，计算流体力学与其他学科的交叉应用也日益增多，如结构力学、热传导、化学反应等。
这种多学科的融合为解决复杂多物理场耦合问题提供了新的思路和方法。
未来，计算流体力学有着广阔的发展前景。
随着计算能力的继续提升和计算方法的不断改进，计算流体力学可以更加精确地预测流动的行为，并提供更准确的工程设计依据。
例如，在航空航天领域，计算流体力学可以用于优化飞机的气动外形和减少燃料消耗，提高飞行效率和降低排放。
在能源领域，计算流体力学可以用于优化燃烧过程和提高能源转化效率，减少环境污染。
在环境保护领域，计算流体力学可以用于模拟河流、海洋和大气中的环境问题，帮助解决河流污染、海洋污染和空气污染等问题。
流体力学发展
流体力学发展流体力学是物理学中一门重要的分支，它是研究物质运动的一门科学，其研究的内容覆盖水流、气体运动和物质的运动规律性，它可以描述物体在流动状态下的运动强度和变形程度。
流体力学的发展历程可以追溯到古埃及，其伟大的研究成果和发明，为了后来的流体力学技术奠定了基础，为今天的社会乃至世界带来了极大的科学发展。
18世纪以后，由于科学技术的发展，流体力学发展变得越来越快，专业研究者也逐步增多。
1851年，英国数学家贝克发表了他著名的《流体力学定律》，他的定律解释了适用于实际流体的速度场的物理性质，这一定律为流体力学提供了一个强有力的理论和技术支持。
1855年，德国物理学家埃里斯布劳恩定义了液体黏度，提出了经典的压力梯度理论，从而推动了流体力学的发展。
随后，由于科学技术的进步，市场的变革，经济的发展，社会的进化，流体力学的运用也更加广泛。
20世纪50年代中期，美国数学家约翰卢瑟福提出了有关流体力学的电磁学的理论；20世纪60年代，布鲁克曼教授提出了有关流体力学的“分块”理论，解决了瞬态流动情况和复杂流体系统问题；20世纪90年代，瑞士数学家多贝尔曼提出了贝尔曼方法，改善了流体力学计算技术，为大体积流体系统问题提供了一种新的解决方案。
今天，流体力学在社会科学中被广泛应用，它主要应用于航空航天、飞行技术、水力发电、流体机械、生物系统、热力学、农业灌溉，以及石油工程、生态学、环境工程等多个领域。
因此，流体力学发挥着越来越重要的作用，它的运用范围也越来越广泛。
总之，流体力学发展经历了众多伟大的科学家和发明家的不断努力，从古代皇家农场，到18世纪，再到20世纪，流体力学已经走向现代化，并且为各个领域带来了极大的发展和进步。
流体力学发展的过程，也提醒我们要以开放的心态勇敢探索新的技术，努力提升自己的能力。
流体力学
流体力学（简介）流体力学是在人类与自然界相处和生产实践中逐步发展起来的。
对流体力学学科的形成做出卓越贡献的是古希腊哲学家阿基米德（《论浮体》，公元前250年）建立了包括浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。
流体力学原理主要指计算流体动力学中的数值方法的现状；运用基本的数学分析，详尽阐述数值计算的基本原理；讨论流域和非一致结构化边界适应网格的几何复杂性带来的困难等。
一、发展简史各物理量关系构成牛顿内摩擦定律,τ=μ*du/dy动压和总压。
显然，流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。
飞机机翼产生举力，就在于下翼面速度低而压强大，上翼面速度高而压强小，因而合力向上。
据此方程，测量流体的总压、静压即可求得速度，成为皮托管测速的原理。
在无旋流动中，也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同，此时公式中的常量在全流场不变，表示各流线上流体有相同的总能量，方程适用于全流场任意两点之间。
在粘性流动中，粘性摩擦力消耗机械能而产生热，机械能不守恒，推广使用伯努利方程时，应加进机械能损失项[1]。
图为验证伯努利方程的空气动力实验。
补充：p1+1/2ρv1^2+ρgh1=p2+1/2ρv2^2+ρgh2（1）p+ρgh+(1/2)*ρv^2=常量（2）均为伯努利方程其中ρv^2/2项与流速有关，称为动压强，而p和ρgh称为静压强。
伯努利方程揭示流体在重力场中流动时的能量守恒。
由伯努利方程可以看出，流速高处压力低，流速低处压力高。
后人在此基础上又导出适用于可压缩流体的N-S方程。
N-S方程反映了粘性流体（又称真实流体）流动的基本力学规律，在流体力学中有十分重要的意义。
它是一个非线性偏微分方程，求解非常困难和复杂，目前只有在某些十分简单的流动问题上能求得精确解；但在有些情况下，可以简化方程而得到近似解。
例如当雷诺数Re1时，绕流物体边界层外，粘性力远小于惯性力，方程中粘性项可以忽略，N-S方程简化为理想流动中的欧拉方程（=－Ñp+ρF）；而在边界层内，N-S方程又可简化为边界层方程，等等。
第一章绪论(环境)流体力学与流体机械
第三节
流体的基本特性和主要物理力学性质
流体的基本特征
容易流动(易变形)
（一）流体的惯性
单位体积均质流体所具有的质量，称为密度
3
水 1000Kg / m
水银＝ 133.3 / m3 KN
空气＝0.0118KN / m3
几个常数
水＝9.8KN / m
3
（三）流体的粘滞性
（三）流体的粘滞性
流体运动时若质点间存在相对运动，则质点间就要产生内 摩擦力，并具有抵抗剪切变形的能力，这种性质即为流体 的粘滞性
流体遵循牛顿内摩擦定律
流体力学在中国
周培源（ 1902－1993)。 1902年8月28日出生，江苏宜兴人。理论学家、 流体力学家主要从事物理学的基础理论中难度 最大的两个方面即爱因斯坦广义相对论引力论 和流体力学中的湍流理论的研究与教学并取得 出色成果。
•吴仲华（Wu Zhonghua）在1952年发表的《在轴 流式、 径流式和混流式亚声速和超声速叶轮机械中 的三元流普遍理论》和在1975年发表的《使用非正交 曲线坐标的叶轮机械三元流动的基本方程及其解法》 两篇论文中所建立的叶轮机械三元流理论，至今仍是 国内外许多优良叶轮机械设计计算的主要依据。
第二章 流体静力学
第一节 流体力学的任务及发展简史 三、流体力学发展史
第一时期： 18世纪以前
1643年—— 托里拆利—— 孔口泄流公式 1650年—— 帕斯卡—— 液体中压力传递定律
第一节 流体力学的任务及发展简史 三、流体力学发展史
《流体力学》第一章绪论
欧拉法
以空间固定点作为研究对 象，通过研究流体质点经 过固定点的速度和加速度 来描述流体的运动。
质点导数法
通过研究流体质点在单位 时间内速度矢量的变化率 来描述流体的运动。
流体运动的分类
层流运动
流体质点沿着直线或近似的直线路径运动，各层 流体质点互不混杂，具有规则的流动结构。
湍流运动
流体质点运动轨迹杂乱无章，各流体质点之间相 互混杂，流动结构复杂多变。
流体静力学基础
总结词
流体静力学基础
详细描述
流体静力学是研究流体在静止状态下的力学性质的科学。其基础概念包括流体静压力、流体平衡的原理等，这些 原理在工程实践中有着广泛的应用。
03
流体运动的基本概念
流体运动的描述方法
01
02
03
拉格朗日法
以流体质点作为研究对象， 通过追踪流体质点的运动 轨迹来描述流体的运动。
《流体力学》第一章 绪论
目录
• 流体力学简介 • 流体的基本性质 • 流体运动的基本概念 • 流体动力学方程 • 绪论总结
01
流体力学简介
流体力学的定义
流体力学是研究流体（液体和气体） 的力学性质和运动规律的学科。
它涉及到流体在静止和运动状态下的 各种现象，以及流体与其他物体之间 的相互作用。
波动运动
流体在压力、温度、浓度等外部扰动作用下产生 波动现象，如声波、水波等。
流体运动的守恒定律
动量守恒定律
流体系统中的动量总和在封闭系统中保持不变，即流入和流出封 闭系统的动量之差等于系统内部动量的变化量。
质量守恒定律
流体系统中质量的增加或减少等于流入和流出封闭系统的质量流量 之差。
能量守恒定律
古希腊哲学家阿基米德研 究了流体静力学的基本原 理，奠定了流体静力学的 基础。
流体力学发展史.
二、流体力学的发展历史
• 古典水动力学（流体力学） • 实验流体力学 • 现代流体力学 同学们了解哪些有关流体力学运用的工程实例?
古老的提水工具-水车
都江堰
（公元前 256－前 251） 以灌溉为 主，兼有 防洪、水 运、城市 供水等多 种效益
由鱼嘴（分水工程）、飞沙堰（溢流排沙工程）和宝瓶口 （引水工程）三大主体工程组成的无坝引水枢纽
流体力学的发展历史
第一阶段（16世纪以前）： 流体力学形成的萌芽阶段
第二阶段（16世纪文艺复兴以后-18世纪中叶）： 流体力学成为一门独立学科的基础阶段
第三阶段（18世纪中叶-19世纪末）： 流体力学沿着两个方向发展——欧拉、伯努利
第四阶段（19世纪末以来）： 流体力学飞跃发展
第一阶段（16世纪以前）：流体力学形成的萌芽阶段
二滩水电站
混凝土双曲拱坝为抛物线形 ，最大坝高240米，是中国 已建成的最高坝，同类坝中 居世界第三位；
葛洲坝水电站
三峡水电站
京杭大运河 西气东输 南水北调
飞机舵机液控制系统上应用
升 力
阻力
指令位移
Xi
pS
比较杠杆
XV
飞机舵机
舵机位移
XP
XP
导流罩=包围潜艇外部设备的一种流线 型外壳，用以减小航行的阻力。
1823年纳维，1845年斯托克斯分别提出粘性流体运 动方程组（N-S方程）
第四阶段（19世纪末以来）
流体力学飞跃发展
• 理论分析与试验研究相结合 • 量纲分析和相似性原理起重要作用
1883年 雷诺——雷诺实验（判断流态） 1903年 普朗特——边界层概念（绕流运动） 1933-1934年尼古拉兹——尼古拉兹实验
流体力学发展简介
庆新油田储层的敏感性评价 李冰父子修建都江堰
工作特性
气蚀特性 关于出口压力稳定性
流体力学的发展简史
对流体力学学科的 形成作出第一个贡献的 是古希腊的阿基米德，
他建立了包括物理浮力
定律和浮体稳定性在内 的液体平衡理论，奠定 了流体静力学的基础。 此后千余年间，流体力
牛顿是17世纪科学革命的顶峰人物，在力学上提出作为近
代物理学基础的力学三大定律和万有引力定律；他关于白光由 色光组成的发现为物理光学奠定了基础；他还是数学上微积分
学的创始人；他的《自然哲学的数学原理》是近代科学史上最
重要的著作。 1999年12月29日，在英国广播公司评选千年人物的活动中 列第三位；在路透社评选千年人物的活动中列第四位。2003年 在英国广播公司进行的一项全球性民意调查中，科学家牛顿荣 获“最伟大的英国人”称号。
行地发展。
流体力学的发展简史
1822年，纳维建立了粘性流体的基本运动方程；
1845年，斯托克斯又以更合理的基础导出了这个方程，并
将其所涉及的宏观力学基本概念论证得令人信服。 这组方程就是沿用至今的纳维-斯托克斯方程（简称N-S方
程），它是流体动力学的
理论基础。 上面说到的欧拉方程 正是N-S方程在粘度为零时 的特例。
流体力学的发展简史
伯努利从经典力学的能量守恒出发，研究供水管道中水的流 动，精心地安排了实验并加以分析，得到了流体定常运动下的流 速、压力、管道高程之间的关系——伯努利方程。
p u2 z c g 2g
流体力学的发展简史
丹尼尔· 伯努利（Daniel Bernoulli,1700-1782） 1700年1月29日生于尼德兰的格罗宁根。他自幼兴趣广泛， 先后就读于尼塞尔大学、斯特拉斯堡大学和海德堡大学，学习 逻辑、哲学、医学和数学。1724年，丹尼尔获得有关微积分议 程的重要成果，从而轰动了欧洲科学界。他还把牛顿力学引入 对流体力学的研究，其著名的《流体力学》一书影响深远。他 同时还是一位气体动力学专家。 1726年，伯努利通过无数次实验，发现了“边界层表面效 应”：流体速加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减小， 反之压力会增加。 纪念这位科学家的贡献，这一发现被称为 “伯努利效应”。伯努利效应适用于包括气体在内的一切流体。 1782年3月17日，丹尼尔· 伯努利在瑞士塞尔去世。
流体力学的发展现状
流体力学的发展现状流体力学是研究流体运动和力学特性的学科，涵盖了广泛的应用领域，包括工程、地球科学、生物医学和环境科学等。
本文将详细介绍流体力学的发展现状，并探讨其在不同领域的应用。
一、流体力学的概述流体力学是研究流体运动和力学特性的学科，主要研究流体的力学性质、流动规律和流体与固体的相互作用等问题。
它可以分为两个主要分支：流体静力学和流体动力学。
流体静力学研究静止流体的力学性质，而流体动力学研究流体在外力作用下的运动规律。
二、流体力学的发展历程流体力学的发展可以追溯到古代，早在公元前300年，古希腊的亚历山大港就有人开始研究流体力学。
在17世纪，伽利略和牛顿等科学家对流体的运动进行了初步的研究。
到了18世纪，伯努利和欧拉等学者提出了一系列的流体力学理论和方程，为流体力学的发展奠定了基础。
20世纪，随着计算机技术的发展，流体力学得到了极大的推动，数值摹拟和实验研究成为流体力学研究的重要手段。
三、流体力学的应用领域1. 工程领域：流体力学在工程领域的应用非常广泛。
例如，飞机的气动设计、汽车的空气动力学性能、船舶的流体力学特性等都需要流体力学的研究。
此外，流体力学还应用于管道输送、水力发电等工程问题的分析和设计。
2. 地球科学：流体力学在地球科学中的应用主要体现在大气科学和海洋科学领域。
通过对大气和海洋中的流体运动进行研究，可以预测天气、气候变化以及海洋循环等现象，对于环境保护和资源开辟具有重要意义。
3. 生物医学：流体力学在生物医学领域的应用主要涉及血液流动、呼吸系统和心血管系统等方面。
通过研究流体在生物体内的运动规律，可以匡助医生诊断疾病、设计医疗器械以及进行药物输送等。
4. 环境科学：流体力学在环境科学中的应用主要涉及大气污染和水污染等问题。
通过研究流体的运动和传输规律，可以预测和摹拟污染物在大气和水体中的扩散过程，为环境保护提供科学依据。
四、流体力学的研究方法1. 数值摹拟：数值摹拟是流体力学研究中最常用的方法之一。
流体力学基础(绪论) 流体的定义、流体力学的任务及其发展简史
可用连续函数描述流体的运动，用高等数学的方法和原理求解流体力 学的问题。
体的力学模型（连续介质模型）
❖ 注意
稀薄气体动力学问题,连续介质模型不再适用(分子间距大)。
12
第一章 绪论
§1.3 流体的主要物理性质
❖ 惯性
密度
lim m
V 0 V
9
第一章 绪论
§1.1 流体的定义、流体力学的任务及其发展简史
❖ 流体力学发展简史
第四阶段（19世纪末以来）流体力学飞跃发展 理论分析与试验研究相结合 量纲分析和相似性原理起重要作用
1883年 雷诺——雷诺实验（判断流态） 1903年 普朗特——边界层概念（绕流运动） 1933-1934年 尼古拉兹——尼古拉兹实验（确定阻力系数） ❖ 侧重于工程应用的流体力学称为工程流体力学 ❖ 侧重于理论分析的流体力学称为理论流体力学
8
第一章 绪论
§1.1 流体的定义、流体力学的任务及其发展简史
❖ 流体力学发展简史
第三阶段（18世纪中叶-19世纪末）沿着两个方向发展——理论、实验 经验公式： 1769年 谢才——谢才公式（计算流速、流量） 1895年 曼宁——曼宁公式（计算谢才系数） 1732年 比托——比托管（测流速） 1797年 文丘里——文丘里管（测流量） 理论：1823年纳维，1845年斯托克斯分别提出粘性流体运动方程组 （N-S方程）
7
第一章 绪论
§1.1 流体的定义、流体力学的任务及其发展简史
❖ 流体力学发展简史
第三阶段（18世纪中叶-19世纪末）沿着两个方向发展——理论、实 验
工程技术快速发展，一些土木工程师，根据实际工程的需要，凭借实 地观察和室内试验，建立实用的经验公式，以解决实际工程问题。这 些成果被总结成以实际液体为对象的重实用的水力学。代表人物有皮 托（H.Pitot）、谢才（A.de Chezy）、达西（H.Darcy）等。 提出很多经验公式：
流体力学的发展
流体力学的发展
力学史课件 武际可
流体力学的发展
§1 18世纪的流体力学 §2 黏性流体力学早期的实验研究 §3 纳维――斯托克斯方程 §4 流体力学若干重要问题的研究进展 §5 早期人类对于飞行的探索
§1 18世纪的流体力学
1. 1 马略特在流体力学的工作 1. 2 伯努利定律 1．3 欧拉的理想流体力学运动方程
u v w 0 x y z
由于流体在一点的加速度 w为
u u u w t
此处 u 为速度向量。这时，欧拉的流体运 动方程可以写为
1 p u u u u u v w x t x y z 1 p v v v v u v w y t x y z 1 p w w w w u v w z t x y z
v
2
gh const
式中v为孔口流速，h为液面距孔口的高度，g 为重力加速度。 从这个公式，可以得到托里拆利定理，即 v 2 gh。
伯努利定律的发现
值得一说的是，丹尼尔伯努利研究流体的管道 流动最初是从研究血液的流速和血压的关系开 始的。1628年英国学者哈维发表了关于血液循 环的巨著《心血运动》（On the Movement of Heart and Blood in Animals）发现了血液循 环。丹尼尔伯努利既然在学校里学了医，他深 深被哈维的发现所吸引。他认为血液在血管中 流动，就有流动速度，心脏既然是一个血泵， 就一定有压力。于是血管内的血液流速和压强 也应当存在一定的关系。
第一章 流体力学的概念
第一章绪论本章主要阐述了流体力学的概念与发展简史；流体力学的概述与应用；流体力学课程的性质、目的、基本要求；流体力学的研究方法及流体的主要物理性质。
流体的连续介质模型是流体力学的基础，在此假设的基础上引出了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。
第一节流体力学的概念与发展简史一、流体力学概念流体力学是力学的一个独立分支，是一门研究流体的平衡和流体机械运动规律及其实际应用的技术科学。
流体力学所研究的基本规律，有两大组成部分。
一是关于流体平衡的规律，它研究流体处于静止（或相对平衡）状态时，作用于流体上的各种力之间的关系，这一部分称为流体静力学；二是关于流体运动的规律，它研究流体在运动状态时，作用于流体上的力与运动要素之间的关系，以及流体的运动特征与能量转换等，这一部分称为流体动力学。
流体力学在研究流体平衡和机械运动规律时，要应用物理学及理论力学中有关物理平衡及运动规律的原理，如力系平衡定理、动量定理、动能定理，等等。
因为流体在平衡或运动状态下，也同样遵循这些普遍的原理。
所以物理学和理论力学的知识是学习流体力学课程必要的基础。
目前，根据流体力学在各个工程领域的应用，流体力学可分为以下三类：水利类流体力学：面向水工、水动、海洋等；机械类流体力学：面向机械、冶金、化工、水机等；土木类流体力学：面向市政、工民建、道桥、城市防洪等。
二、流体力学的发展历史流体力学的萌芽，是自距今约2200年以前，西西里岛的希腊学者阿基米德写的“论浮体”一文开始的。
他对静止时的液体力学性质作了第一次科学总结。
流体力学的主要发展是从牛顿时代开始的，1687年牛顿在名著《自然哲学的数学原理》中讨论了流体的阻力、波浪运动，等内容，使流体力学开始成为力学中的一个独立分支。
此后，流体力学的发展主要经历了三个阶段：1.伯努利所提出的液体运动的能量估计及欧拉所提出的液体运动的解析方法，为研究液体运动的规律奠定了理论基础，从而在此基础上形成了一门属于数学的古典“水动力学”（或古典“流体力学”）。
工程流体力学
在通常情况下，一个很小的体积内流体的分子数量极多； 例如，在标准状态下，1mm3体积内含有2.69×1016个气体分
子，分子之间在10-6s内碰撞1020次。
宏观：流体力学研究流体的宏观机械运动，研究的是 流体的宏观特性，即大量分子的平均统计特性。
结论：不考虑流体分子间的间隙，把流体视为由无 数连续分布的流体微团组成的连续介质。
工程流体力学
目录
前言 第一章 流体的定义与物理性质 第二章 流体静力学 第三章 流体动力学 第四章 相似原理和量纲分析 第五章 粘性流动和水力计算 第六章 流体的涡旋流动 第七章 理想不可压流体的无旋流动
前言
一、流体力学发展简史
流体力学是一门基础性很强和应用性很广的学科， 是力学的一个重要分支。它的研究对象随着生产的 需要与科学的发展在不断地更新、深化和扩大。 60年代以前，它主要围绕航空、航天、大气、海 洋、航运、水利和各种管路系统等方面，研究流体 运动中的动量传递问题，即局限于研究流体的运动 规律，和它与固体、液体或大气界面之间的相互作 用力问题。60年代以后，能源、环境保护、化工 和石油等领域中的流体力学问题逐渐受到重视，这 类问题的特征是：尺寸小、速度低，并在流体运动 过程中存在传热、传质现象。这样，流体力学除了 研究流体的运动规律以外，还要研究它的传热、传 质规律。同样，在固体、液液体或气体界面处，
工程流体力学的研究内容和发展历史
工程流体力学研究的内容
流体力学——流体（研究对象）+力学（研究手段） 流体——什么是流体，有哪些特性？ 问题：易于流动的物质就是流体吗？（沙漏是不是流体？） 所谓流体是当受到微小切应力就会产生连续变形的物质。 流体是靠自身的变形来抵抗切应力的。（粉笔、铁柱的微小变形抵
抗切应力。） 力学——物质之间的相互作用 流体力学是研究流体的运动与平衡、流体与流体之间、流体与固体
流体力学的发展简史
西汉龙首渠（公元前156-87年） 汉武帝时期，为引洛水灌溉农田，在黄土高原上修建了龙
首渠，创造性地采用了井渠法，即用竖井沟通长十余里的穿山 隧道，有效地防止了黄土的塌方。
流体力学的发展简史
东汉水力鼓风机（公元37年）
东汉杜诗任南阳太守时曾创造水力鼓风机，其原理是：在激流 中置一木轮，让水冲击木轮转动，然后通过轮轴、拉杆等机械传动 装置，把圆周运动改变为直线往复运动，从而使皮制风囊连续开合 ，达到鼓风目的，将空气送去 冶金炉，该技术是冶铁技术的 一次大革命，较西欧约早了 1200年。
欧拉（1707-1787） 欧拉于1775年提出了流体运动描述方法
和理想流体运动方程组。
流体力学的发展简史
纳维、斯托克斯 纳维和斯托克斯分别于1823年和1845年导出了粘性流体流
动的基本方程组，即著名的N-S方程。由此奠定了粘性流体动 力学理论的基础，也是实际流体流动的最基本的控制方程组。
流体力学的发展简史
工程流体力学研究的内容
3、高尔夫球表面光滑还是粗糙？
起初，人们认为表面光滑的球飞行阻力小，因此当时用皮 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。
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流体力学发展简史流体力学作为经典力学的一个重要分支，其发展与数学、力学的发展密不可分。
它同样是人类在长期与自然灾害作斗争的过程中逐步认识和掌握自然规律，逐渐发展形成的，是人类集体智慧的结晶。
人类最早对流体力学的认识是从治水、灌溉、航行等方面开始的。
在我国水力事业的历史十分悠久。
4000多年前的大禹治水，说明我国古代已有大规模的治河工程。
秦代，在公元前256-前210年间便修建了都江堰、郑国渠、灵渠三大水利工程，特别是李冰父子领导修建的都江堰，既有利于岷江洪水的疏排，又能常年用于灌溉农田，并总结出“深淘滩，低作堰”、"遇弯截角，逢正抽心"的治水原则。
说明当时对明槽水流和堰流流动规律的认识已经达到相当水平。
西汉武帝（公元前156-前87）时期，为引洛水灌溉农田，在黄土高原上修建了龙首渠，创造性地采用了井渠法，即用竖井沟通长十余里的穿山隧洞，有效地防止了黄土的塌方。
在古代，以水为动力的简单机械也有了长足的发展，例如用水轮提水，或通过简单的机械传动去碾米、磨面等。
东汉杜诗任南阳太守时（公元37年）曾创造水排（水力鼓风机），利用水力，通过传动机械，使皮制鼓风囊连续开合，将空气送入冶金炉，较西欧约早了一千一百年。
古代的铜壶滴漏（铜壶刻漏）--计时工具，就是利用孔口出流使铜壶的水位变化来计算时间的。
说明当时对孔口出流已有相当的认识。
北宋（960-1126）时期，在运河上修建的真州船闸与十四世纪末荷兰的同类船闸相比，约早三百多年。
明朝的水利家潘季顺（1521-1595）提出了"筑堤防溢，建坝减水，以堤束水，以水攻沙"和"借清刷黄"的治黄原则，并著有《两河管见》、《两河经略》和《河防一揽》。
清朝雍正年间，何梦瑶在《算迪》一书中提出流量等于过水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。
欧美诸国历史上有记载的最早从事流体力学现象研究的是古希腊学者阿基米德（Archimedes，公元前287－212），在公元前250年发表学术论文《论浮体》，第一个阐明了相对密度的概念，发现了物体在流体中所受浮力的基本原理──阿基米德原理。
著名物理学家和艺术家列奥纳德达芬奇（Leonardo.da.Vinci,1452－1519）设计建造了一小型水渠，系统地研究了物体的沉浮、孔口出流、物体的运动阻力以及管道、明渠中水流等问题。
斯蒂文（S.Stevin,1548-1620）将用于研究固体平衡的凝结原理转用到流体上。
伽利略（Galileo,1564-1642）在流体静力学中应用了虚位移原理，并首先提出，运动物体的阻力随着流体介质密度的增大和速度的提高而增大。
托里析利（E.Torricelli,1608-1647）论证了孔口出流的基本规律。
帕斯卡（B.Pascal,1623-1662）提出了密闭流体能传递压强的原理--帕斯卡原理。
牛顿（I.Newton， 1642－1727）于1687年出版了《自然哲学的数学原理》。
研究了物体在阻尼介质中的运动，建立了流体内摩擦定律，为粘性流体力学初步奠定了理论基础，并讨论了波浪运动等问题。
伯努利（D.Bernoulli， 1700－1782）在1738年出版的名著《流体动力学》中，建立了流体位势能、压强势能和动能之间的能量转换关系──伯努利方程。
在此历史阶段，诸学者的工作奠定了流体静力学的基础，促进了流体动力学的发展。
欧拉（L.Euler， 1707－1783）是经典流体力学的奠基人， 1755年发表《流体运动的一般原理》，提出了流体的连续介质模型，建立了连续性微分方程和理想流体的运动微分方程，给出了不可压缩理想流体运动的一般解析方法。
他提出了研究流体运动的两种不同方法及速度势的概念，并论证了速度势应当满足的运动条件和方程。
达朗伯（J.le R.d'Alembert,1717－1783）1744年提出了达朗伯疑题（又称达朗伯佯谬），即在理想流体中运动的物体既没有升力也没有阻力。
从反面说明了理想流体假定的局限性。
拉格朗日（grange,1736－1813）提出了新的流体动力学微分方程，使流体动力学的解析方法有了进一步发展。
严格地论证了速度势的存在，并提出了流函数的概念，为应用复变函数去解析流体定常的和非定常的平面无旋运动开辟了道路。
弗劳德（W.Froude， 1810-1879）对船舶阻力和摇摆的研究颇有贡献，他提出了船模试验的相似准则数--弗劳德数，建立了现代船模试验技术的基础。
亥姆霍兹（H.von Helmholtz,1821-1894）和基尔霍夫（G.R.Kirchhoff,1824-1887）对旋涡运动和分离流动进行了大量的理论分析和实验研究，提出了表征旋涡基本性质的旋涡定理、带射流的物体绕流阻力等学术成就。
纳维（C.-L.-M.-H.Navier）首先提出了不可压缩粘性流体的运动微分方程组。
斯托克斯（G.G.Stokes）严格地导出了这些方程，并把流体质点的运动分解为平动、转动、均匀膨胀或压缩及由剪切所引起的变形运动。
后来引用时，便统称该方程为纳维-斯托克斯方程。
著名的学者谢才（A.de Chézy）在1755年便总结出明渠均匀流公式--谢才公式，一直沿用至今。
雷诺（O.Reynolds， 1842-1912）1883年用实验证实了粘性流体的两种流动状态──层流和紊流的客观存在，找到了实验研究粘性流体流动规律的相似准则数──雷诺数，以及判别层流和紊流的临界雷诺数，为流动阻力的研究奠定了基础。
瑞利（L.J.W.Reyleigh， 1842-1919）在相似原理的基础上，提出了实验研究的量纲分析法中的一种方法--瑞利法。
库塔（M.W.Kutta， 1867－1944）1902年就曾提出过绕流物体上的升力理论，但没有在通行的刊物上发表。
普朗特（L.Prandtl， 1875－1953）建立了边界层理论，解释了阻力产生的机制。
以后又针对航空技术和其他工程技术中出现的紊流边界层，提出混合长度理论。
1918-1919年间，论述了大展弦比的有限翼展机翼理论，对现代航空工业的发展作出了重要的贡献。
儒科夫斯基（Н.Е.Жуковский,1847－1921）从1906年起，发表了《论依附涡流》等论文，找到了翼型升力和绕翼型的环流之间的关系，建立了二维升力理论的数学基础。
他还研究过螺旋桨的涡流理论以及低速翼型和螺旋桨桨叶剖面等。
他的研究成果，对空气动力学的理论和实验研究都有重要贡献，为近代高效能飞机设计奠定了基础。
卡门（T.von Kármán， 1881-1963）在1911-1912年连续发表的论文中，提出了分析带旋涡尾流及其所产生的阻力的理论，人们称这种尾涡的排列为卡门涡街。
在1930年的论文中，提出了计算紊流粗糙管阻力系数的理论公式。
嗣后，在紊流边界层理论、超声速空气动力学、火箭及喷气技术等方面都有不少贡献。
布拉休斯（H.Blasius）在1913年发表的论文中，提出了计算紊流光滑管阻力系数的经验公式。
伯金汉（E.Buckingham）在1914年发表的《在物理的相似系统中量纲方程应用的说明》论文中，提出了著名的π定理，进一步完善了量纲分析法。
尼古拉兹（J.Nikuradze）在1933年发表的论文中，公布了他对砂粒粗糙管内水流阻力系数的实测结果--尼古拉兹曲线，据此他还给紊流光滑管和紊流粗糙管的理论公式选定了应有的系数。
科勒布茹克（C.F.Colebrook）在1939年发表的论文中，提出了把紊流光滑管区和紊流粗糙管区联系在一起的过渡区阻力系数计算公式。
莫迪（L.F.Moody）在1944年发表的论文中，给出了他绘制的实用管道的当量糙粒阻力系数图--莫迪图。
至此，有压管流的水力计算已渐趋成熟。
我国科学家的杰出代表钱学森（Qian Xuesen）早在1938年发表的论文中，便提出了平板可压缩层流边界层的解法--卡门-钱学森解法。
他在空气动力学、航空工程、喷气推进、工程控制论等技术科学领域做出过许多开创性的贡献。
吴仲华（Wu Zhonghua）在1952年发表的《在轴流式、径流式和混流式亚声速和超声速叶轮机械中的三元流普遍理论》和在1975年发表的《使用非正交曲线坐标的叶轮机械三元流动的基本方程及其解法》两篇论文中所建立的叶轮机械三元流理论，至今仍是国内外许多优良叶轮机械设计计算的主要依据。
周培源（Zhou Peiyuan）多年从事紊流统计理论的研究，取得了不少成果， 1975年发表在《中国科学》上的《均匀各向同性湍流的涡旋结构的统计理论》便是其中之一。
20世纪中业以来，大工业的形成，高新技术工业的出现和发展，特别是电子计算机的出现、发展和广泛应用，大大地推动了科学技术的发展。
由于工业生产和尖端技术的发展需要，促使流体力学和其他学科相互浸透，形成了许多边缘学科，使这一古老的学科发展成包括多个学科分支的全新的学科体系，焕发出强盛的生机和活力。
这一全新的学科体系，目前已包括：（普通）流体力学，粘性流体力学，流变学，气体动力学，稀薄气体动力学，水动力学，渗流力学，非牛顿流体力学，多相流体力学，磁流体力学，化学流体力学，生物流体力学，地球流体力学，计算流体力学等。
20世纪80年代至今，王昌益先生将他的作用学理论应用于流体力学和渗流学研究研究领域。
他解决流体力学和渗流学问题他的的基本理论是作用对立统一定量理论。
作用对立统一定量理论的核心内容是：自然发展演化所遵守的最基本规律：虚作用量加实作用量等于作用量；虚作用量等于虚度乘作用量；实作用量等于实度乘作用量；虚度加实度等于 1.虚度和实度是受作用物体的性质参数，同时也是反映受作用物体所处环境特性的参数。
虚度和实度都不是固定不变的常数，而是随着受作用时间的变化而变化、随着受作用条件的变化而变化的自然参数。
但是，这种变化是有规律的，虚度的变化率与实度的变化率之和总是等于0.这种作用对立统一定量规律体现了自然事物发展演化所必须遵守的自然规律。
其数学表达式为：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=+-=-==+===+.0100βαβα，，，，，，t E E t T T T E TA A EA A A A A t t T F T F式中，A 叫作用量，Ft A =，F 叫作用力，t 叫作用时间；A F 叫虚作用量，t F A F F =，F F 叫虚作用力；A T 叫实作用量，t F A T T =，F T 叫实作用力；E 叫虚度；T 叫实度；T 0和T t 分别叫做初始实度和终止实度；E 0和E t 分别叫做初始虚度和终止虚度；α和β分别叫做实度变化率和虚度变化率。
根据这个理论王昌益先生建立了新的流体力学和渗流学理论体系，并通过实验就行了检验，指出了达尔西定律的缺陷。