山东大学工程流体力学
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第一章 绪 论
ห้องสมุดไป่ตู้
课程安排
学时数：64＝58（理论课）＋6（实验课） 课程性质：技术基础课
教 材： 杜广生《工程流体力学》中国电力出版社2005.1 参考书：孔 珑《流体力学》Ⅰ高等教育出版社 2003.9
孔 珑《流体力学》Ⅱ高等教育出版社 2003.9 陈卓如《工程流体力学》第二版 高等教育出版社 2004.1 丁祖荣《流体力学》上册高等教育出版社2003.12 丁祖荣《流体力学》上册高等教育出版社2003.12
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。
西汉武帝时期，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洞，有效地防止 了黄土的塌方。
水利风力机械
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。
流体力学的西方史
• 阿基米德（Archimedes，公元前287－212） • 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。
流体力学的西方史
列奥纳德.达.芬奇 （Leonardo.da.Vinci,1452－1519） 著名物理学家和艺术家 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。
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。
流体力学的发展简史
流体力学在中国
大禹治水 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。 (公元前256~210年)
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，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。 龙首渠（公元前156-前87）
研究任务： 研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间 的相互作用。
研究方法
理论分析: 根据实际问题建立理论模型 涉及微分体 积法 速度势法 保角变换法
实验研究方法: 根据实际问题利用相似理论建立实 验模型 选择流动介质 设备包括风洞、水槽、水洞、 激波管、测试管系等
数值计算方法 ：根据理论分析的方法建立数学模型， 选择合适的计算方法，包括有限差分法、有限元法、 特征线法、边界元法等，利用商业软件和自编程序 计算，得出结果，用实验方法加以验证。
流体力学在中国
• 真州船闸 • 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。
• 潘季顺 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》。
流体力学的西方史
• 伯努利（D.Bernoulli，1700 －1782）瑞士科学家
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
流体力学的西方史
• 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 是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家 和自然哲学家。1642年12月25日生于英格兰 林肯郡格兰瑟姆附近的沃 尔索普村，1727年3月20日在伦敦病逝。牛顿 在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学 的创建。牛顿的成就，恩格斯在《英国状况 十八世纪》中概括得最为完整："牛顿由于发 明了万有引力定律而创立了科学的天文学， 由于进行了光的分解而创立了科学的光学， 由于创立了二项式定理和无限理论而创立了 科学的数学，由于认识了力的本性而创立了 科学的力学"。
引 言 (INTRODUCTION)
流体力学： 宏观力学。
Fluid Mechanics, Fluid Hydrodynamics， Hydrodynamics
研究对象：流体(Fluid)。包括液体和气体。
液体——无形状，有一定的体积；不易压缩，存在自由（液）面。 气体——既无形状，也无体积，易于压缩。
• 流量 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。
流体力学在中国
• 钱学森 钱学森（1911－）浙江省杭州市人， 他在火箭、导弹、航 天器的总体、动力、制导、气动力、结构、材料、计算机、 质量控制和科技管理等领域的丰富知识，为中国火箭导弹 和航天事业的创建与发展作出了杰出的贡献。1957年获中 国科学院自然科学一等奖，1979年获美国加州理工学院杰 出校友奖，1985年获国家科技进步奖特等奖。1989年获小罗 克维尔奖章和世界级科学与工程名人称号，1991年被国务 院、中央军委授予“国家杰出贡献科学家”荣誉称号和一 级英模奖章。
ห้องสมุดไป่ตู้
课程安排
学时数：64＝58（理论课）＋6（实验课） 课程性质：技术基础课
教 材： 杜广生《工程流体力学》中国电力出版社2005.1 参考书：孔 珑《流体力学》Ⅰ高等教育出版社 2003.9
孔 珑《流体力学》Ⅱ高等教育出版社 2003.9 陈卓如《工程流体力学》第二版 高等教育出版社 2004.1 丁祖荣《流体力学》上册高等教育出版社2003.12 丁祖荣《流体力学》上册高等教育出版社2003.12
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。
西汉武帝时期，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洞，有效地防止 了黄土的塌方。
水利风力机械
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。
流体力学的西方史
• 阿基米德（Archimedes，公元前287－212） • 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。
流体力学的西方史
列奥纳德.达.芬奇 （Leonardo.da.Vinci,1452－1519） 著名物理学家和艺术家 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。
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。
流体力学的发展简史
流体力学在中国
大禹治水 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。 (公元前256~210年)
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，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。 龙首渠（公元前156-前87）
研究任务： 研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间 的相互作用。
研究方法
理论分析: 根据实际问题建立理论模型 涉及微分体 积法 速度势法 保角变换法
实验研究方法: 根据实际问题利用相似理论建立实 验模型 选择流动介质 设备包括风洞、水槽、水洞、 激波管、测试管系等
数值计算方法 ：根据理论分析的方法建立数学模型， 选择合适的计算方法，包括有限差分法、有限元法、 特征线法、边界元法等，利用商业软件和自编程序 计算，得出结果，用实验方法加以验证。
流体力学在中国
• 真州船闸 • 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。
• 潘季顺 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》。
流体力学的西方史
• 伯努利（D.Bernoulli，1700 －1782）瑞士科学家
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
流体力学的西方史
• 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 是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家 和自然哲学家。1642年12月25日生于英格兰 林肯郡格兰瑟姆附近的沃 尔索普村，1727年3月20日在伦敦病逝。牛顿 在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学 的创建。牛顿的成就，恩格斯在《英国状况 十八世纪》中概括得最为完整："牛顿由于发 明了万有引力定律而创立了科学的天文学， 由于进行了光的分解而创立了科学的光学， 由于创立了二项式定理和无限理论而创立了 科学的数学，由于认识了力的本性而创立了 科学的力学"。
引 言 (INTRODUCTION)
流体力学： 宏观力学。
Fluid Mechanics, Fluid Hydrodynamics， Hydrodynamics
研究对象：流体(Fluid)。包括液体和气体。
液体——无形状，有一定的体积；不易压缩，存在自由（液）面。 气体——既无形状，也无体积，易于压缩。
• 流量 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。
流体力学在中国
• 钱学森 钱学森（1911－）浙江省杭州市人， 他在火箭、导弹、航 天器的总体、动力、制导、气动力、结构、材料、计算机、 质量控制和科技管理等领域的丰富知识，为中国火箭导弹 和航天事业的创建与发展作出了杰出的贡献。1957年获中 国科学院自然科学一等奖，1979年获美国加州理工学院杰 出校友奖，1985年获国家科技进步奖特等奖。1989年获小罗 克维尔奖章和世界级科学与工程名人称号，1991年被国务 院、中央军委授予“国家杰出贡献科学家”荣誉称号和一 级英模奖章。