流体力学综述
流体力学综述
流体力学综述奇妙的流体力学：流体力学是研究流体在受到一系列力和边界条件作用时流体的运动和内部应力的科学。
生活中我们与流体力学息息相关，很多貌似很奇怪、很难理解的现象，如河流中沙丘的形成、浴帘效应、杯中水的涡旋等现象，都可以用流体力学的只是来解释 流体力学的特点：1、研究对象范围广：大到宇宙中的天体星云，小到人体内的毛细血管大气运动、沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动，都属于流体力学的研究范畴。
2、研究历史悠久：流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。
公元前2000余年中国有大禹治水疏通江河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰，至今还在发挥着作用；大约与此同时，古罗马人建成了大规模的供水管道系统等等，这都是人们对于自然的探索与改造。
箭弩的发明反映了原始人对箭头的流线型降低摩阻及尾翅的稳定性问题的探索。
3、对整个自然科学贡献大：流体力学为自然科学的研究提供里一个完整的体系，并且对整个自然科学的一些根本性的东西产生了重要的影响。
作为与量子力学、相对论相齐名的一个重大科学理论，混沌理论自产生以来产生的巨大影响同时也被广泛应用于各领域。
流体力学的研究内容：1、流体静力学：主要研究流体处于静止状态时的力和平衡关系。
⏹ 浮力规律的探讨—阿基米德（十七世纪以前）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，静力学和流体静力学的奠基人，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。
他的著作《论浮体》相当详细地讨论了正回旋抛物体在流体中的稳定性，研究了不同的高与底的比、具有不同的比重及在流体中处于不同位置时这种立体的性态。
⏹ 帕斯卡原理（静压传递原理）（1651-1654）其基本内容是加在密闭液体任何一部分上 const 2g 2=+gv p ρ 的压强，必然按照其原来的大小由液体向各个方向传递。
流体动力学综述
流体动力学综述流体动力学是研究流体的运动、形状和力学特性的学科。
它是自然科学和工程学的重要分支，广泛应用于航空航天、建筑、地质学、环境、医学、冶金、海洋、水利等领域。
本文将就流体动力学的数学工具、基本概念和一些实际应用进行简要介绍。
1.数学工具流体动力学中涉及多项式和常微分方程、偏微分方程及其数值解法、复函数和函数分析等数学工具。
其中，欧拉方程、纳维-斯托克斯方程、本-努利方程、泊松方程和耗散方程等是该领域中最常用的偏微分方程。
同时，计算机模拟和数值计算也是流体动力学研究中必不可少的数学方法。
2.基本概念2.1 流体流体是指具有形变能力和无固定形状的物质，如气体、液体和等离子体等。
流体的密度和粘度等物理特性是研究流体运动的基础。
2.2 流体运动的分类根据流体运动方式的不同，可以将流体运动分为两类：层流和湍流。
层流是指流体沿着固定方向运动，在整个过程中流体分子运动方向保持不变，因此具有规则的流动特性；而湍流是指流体沿着多个方向运动，流体分子在运动过程中相互碰撞，产生复杂的流动特性，因此具有不规则的流动特性。
2.3 流体运动的描述方法通常用流量、速度和压力等参数来描述流体运动特性。
流量表示单位时间内通过某一面积的流体体积；速度则表示单位时间内流体质点移动的距离；压力则表示单位面积上受到的作用力。
对于湍流，还需要引入湍流能和湍流耗散等参数来描述其中所包含的复杂特性。
3.实际应用流体动力学在各个领域的应用十分广泛。
以下是几个典型的应用：3.1 航空航天在航空航天领域中，流体动力学的应用非常关键。
例如，研究飞行器的空气动力学性能，包括气动力和气动力矩；了解空气动力学的特性对飞机的飞行控制和设计都至关重要。
3.2 建筑在建筑领域中，流体动力学应用于建筑物的气流、热流和声音等特性的研究。
例如，可以利用流体动力学原理对建筑物内部的空气进行流动模拟，进一步优化设计，以实现更舒适和更高效的使用环境。
3.3 汽车在汽车领域中，流体动力学的应用主要是研究汽车的空气动力学特性。
流体力学知识点总结
流体力学知识点总结流体力学是一门研究流体（包括液体和气体）运动规律以及流体与固体之间相互作用的学科。
它在工程、物理学、气象学、生物学等众多领域都有着广泛的应用。
下面将对流体力学中的一些重要知识点进行总结。
一、流体的性质1、流体的定义流体是一种在微小剪切力作用下就会连续变形的物质。
与固体不同，流体不能承受剪切力而保持固定的形状。
2、密度和重度密度是单位体积流体的质量，用ρ表示，单位通常为 kg/m³。
重度是单位体积流体所受的重力，用γ表示，单位通常为 N/m³，γ ＝ρg，其中 g 为重力加速度。
3、压缩性和膨胀性压缩性是指流体在压力作用下体积缩小的性质，膨胀性则是指流体在温度变化时体积膨胀的性质。
液体的压缩性和膨胀性通常较小，可视为不可压缩流体；而气体的压缩性和膨胀性较大。
4、粘性粘性是流体内部阻碍其相对运动的一种性质。
粘性力的大小与速度梯度和流体的粘性系数有关。
牛顿内摩擦定律给出了粘性力的表达式：τ ＝μ(du/dy)，其中τ为粘性切应力，μ为动力粘性系数，du/dy 为速度梯度。
二、流体静力学1、静压力静止流体中，单位面积上所受的法向力称为静压力。
静压力的特性包括：方向总是垂直于作用面；静止流体中任意一点的静压力大小与作用面的方向无关。
2、静压强基本方程p ＝ p₀＋γh，其中 p 为某点的压强，p₀为液面压强，γ 为流体的重度，h 为该点在液面下的深度。
3、压力体压力体是由受力曲面、液体的自由表面以及两者之间的铅垂面所围成的封闭体积。
通过压力体可以确定流体对物体表面的垂直作用力的方向。
三、流体运动学1、流线和迹线流线是某一瞬时在流场中画出的一条曲线，曲线上各点的切线方向与该点的速度方向相同。
迹线则是某一流体质点在一段时间内的运动轨迹。
2、流管和流束流管是在流场中通过封闭曲线所围成的管状区域，流管内的流体称为流束。
3、连续性方程对于定常流动，质量守恒定律可表示为连续性方程：ρ₁v₁A₁＝ρ₂v₂A₂，即流过不同截面的流体质量流量相等。
流体力学简介及其应用领域
流体力学简介及其应用领域流体力学是研究流体在各种情况下的力学性质的学科。
流体力学的研究对象是流体，即液体和气体。
本文将介绍流体力学的基本概念和原理，以及它在各个领域中的应用。
一、流体力学概述流体力学是研究流体在力学作用下的运动规律和力学性质的学科。
流体力学基于质点力学的基本原理，结合了质点力学和连续介质力学的概念和方法进行研究。
它主要包含两个方面的内容：流体静力学和流体动力学。
1. 流体静力学流体静力学是研究静止的流体的力学性质和平衡条件的学科。
静止的流体受重力的作用下，压力在不同位置上会有不同的分布。
通过应用压力梯度的概念和压强的定义，可以得到流体静力学的基本方程。
2. 流体动力学流体动力学是研究流体在外力作用下的运动规律和力学性质的学科。
流体动力学研究的是流体的流动状态，包括速度场、压力场等各个方面的特性。
通过应用质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本原理，可以得到流体动力学的基本方程，如连续方程、动量方程和能量方程。
二、流体力学的应用领域流体力学的理论和方法广泛应用于各个领域，涵盖了自然科学、工程技术和生物医学等多个领域。
以下将介绍一些典型的应用领域。
1. 工程力学流体力学在工程力学中的应用非常广泛。
例如，水利工程中的水流运动、水力发电和水污染控制等问题，以及空气动力学、飞行器的设计与优化等问题，都离不开流体力学的理论和方法。
2. 汽车工程在汽车工程中，流体力学被广泛应用于汽车空气动力学和燃烧过程等方面的研究。
通过流体力学的理论和模拟方法，可以对汽车的空气动力学特性进行研究和优化，提高汽车的性能和燃油利用率。
3. 航空航天工程流体力学在航空航天工程中的应用也非常重要。
例如，飞行器的气动外形设计、空气动力学特性的研究、喷气发动机的燃烧过程等问题，都需要运用流体力学的理论和方法进行分析和研究。
4. 生物医学生物医学领域中的许多问题也涉及到流体力学的研究。
例如，血液在血管中的流动、气体交换和呼吸过程等问题，都可以通过流体力学的分析和计算方法进行研究和模拟，对疾病的诊断和治疗有一定的指导意义。
两相流体力学研究综述
两相流体力学研究综述1. 引言两相流是以工程热物理学为基础,为满足能源、动力、化工、石油、航空、电子、医药等工业进步的要求,而与数学、力学、信息、生物、环境、材料、计算机等学科相互融合交叉而逐步形成和发展起来的一门新兴交叉学科。
两相流早日形成统一的学术理论和成熟的应用技术,对21世纪全球所面临的生态环境和能源资源两个焦点问题的解决将有很大的推动作用,是人类在21世纪可持续发展中面临的重大技术问题之一。
该工程领域的突破能促进全球能源与环境经济的进步。
在瓦特(Watt)发明蒸汽机以后,随着工业技术的发展,两相流的研究开始得到重视。
1877年Boussines系统研究了明渠水流中泥沙的沉降和输运问题,1910年,Mallock研究了声波在泡沫液体介质中传播时强度的衰减过程。
20世纪40年代前,一些有价值的气液两相流不稳定性以及锅炉水循环中气液两相流问题的经典论文,以及研究成果分散在各工业部门,很少系统研究成果。
两相流的术语在20世纪30年代首先出现于美国的一些研究生论文中;1943年,苏联首先将这一术语应用于正式出版的学术刊物上;其后1949年在J.Ap-pl.Phys杂志上也出现了两相流(two-phase flow)这一名词。
中国对于两相流的研究起步于20世纪60年代。
20世纪80年代以来,除相关论文以外,陆续出版了一些关于两相流的教材和专著,如陈之航(1983)、佟庆理(1982)、陈学俊、林宗虎、张远君等(1987)、方丁酉(1988)、周强泰(1990)、周力行、李海青(1991)、吕砚山(1992)、刘大猷(1993)、郭烈锦(2002)、林建忠(2003)等。
虽然有如此多的文献和著作,但两相流的研究历史还不是很长,对于两相流的理论研究尚处于发展阶段,大量的问题还是靠试验和经验来解决,严格地从数学角度建立数学模型来解决问题,是两相流成为系统的科学还需要一个过程。
2. 两相流分类相是具有相同成分和相同物理、化学性质的均匀物质部分,即相是物质的单一状态,如固态、液态和气态。
流体力学基础知识概述
流体力学基础知识概述流体力学是研究流体运动及其力学性质的学科领域，它对于了解和分析自然界中的流体现象、工程设计和科学研究都具有重要的意义。
本文将对流体力学的基础知识进行概述，帮助读者对该领域有一个全面的了解。
一、流体的特性流体是一种连续变形的物质，其特性包括两个基本的属性：质量和体积。
质量是指流体的总重量，而体积则表示流体占据的空间。
流体还具有可压缩性和不可压缩性之分，可压缩流体如气体在受力时体积可变，不可压缩流体如液体则在受力时体积基本保持不变。
二、流体的力学性质1. 流体的静力学性质：静力学研究的是流体在静态平衡下的性质。
静力学方程描述了流体静力平衡的条件，在不同的情况下有不同的方程形式。
例如，对于不可压缩流体，静力平衡方程可以表示为斯托克斯定律。
2. 流体的动力学性质：动力学研究的是流体在运动状态下的性质。
根据流体的性质和流动条件，可以使用纳维-斯托克斯方程或欧拉方程来描述流体运动。
这些方程可以通过流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒得到。
三、流体的流动类型根据流体的运动方式，流体力学将流动分为两种基本类型：层流和湍流。
层流是指流体以有序、平稳的方式流动，流线相互平行且不交叉；而湍流则是流体运动不规则、混乱的状态，流线交叉、旋转和变化。
层流和湍流的转变由雷诺数决定，雷诺数越大，流动越容易变为湍流。
雷诺数是流体力学中一个无量纲的参数，通过流体的密度、速度和长度等特性计算而来。
四、流体的流速分布流体在管道或河流等容器中的流速分布可以通过速度剖面来描述，速度剖面是指流体速度随离开管道中心轴距离的变化关系。
一般情况下，流体在靠近管道壁面处速度较小，在中心位置处速度较大。
速度剖面可用来研究流体流动的特性，例如通过计算剖面的斜率可以确定流体的平均速度。
此外，流体的速度分布还受到管道壁面的摩擦力和流体性质的影响。
五、流体的流量计算流量是指单位时间内通过某一横截面的流体体积，计算流体流量是流体力学中的一项重要任务。
医学中的流体力学应用研究综述
医学中的流体力学应用研究综述流体力学是研究流动物质的运动规律和性质的学科，医学中的流体力学应用研究主要涉及到血液循环、呼吸系统、泌尿系统等生理学过程和医疗器械的设计和优化。
本文将综述医学中流体力学应用研究的一些重要方面。
首先，医学中的流体力学应用研究主要集中在血流动力学方面。
血液循环是人体内液体循环的重要组成部分，研究血流动力学有助于理解心血管系统的功能和异常状态。
通过建立数学模型和计算流体力学模拟，可以研究血液流动的速度、压力、血液黏度等参数对血管壁的影响，进而探索血液流动异常和心血管疾病的发病机制。
例如，通过建立血管瘤的模型，可以研究血管壁破裂的可能性和瘤体生长的规律，为血管瘤的治疗提供理论依据。
其次，流体力学在呼吸系统疾病的研究中也有重要作用。
通过研究气流在呼吸道中的流动规律，可以了解肺部疾病如哮喘和慢性阻塞性肺疾病等的病理生理过程。
流体力学模拟可以帮助评估不同治疗方法对呼吸系统的作用效果。
此外，流体力学还可以应用在肺部腺泡表面活性物质的研究中，帮助理解肺功能障碍的发生和防治。
另外，医学中的流体力学应用研究还与泌尿系统的疾病和治疗相关。
尿液在泌尿系统中的流动规律对肾脏疾病的治疗起到重要作用。
通过数学模型和计算流体力学模拟，可以研究尿液在尿道中的流动速度、尿液流动对结石形成的影响等，为尿结石的防治提供参考依据。
此外，流体力学在医疗器械的设计和优化中也有重要应用。
例如，人工心脏辅助装置、血管支架等医疗器械的设计中需要考虑到流体力学的因素，以确保器械的性能和安全性。
通过数值模拟和实验验证，可以预测和优化医疗器械在体内的流动行为，提高器械在临床应用中的效果和可靠性。
综上所述，医学中的流体力学应用研究对于理解生理学过程的机制、疾病的发病机理和医疗器械的优化设计具有重要意义。
通过对血流动力学、呼吸系统、泌尿系统等重要生理学方面的研究，可以为疾病的防治提供理论基础和技术支持。
随着计算能力的提高和流体力学技术的进步，医学中流体力学应用研究将会有更加广阔的发展前景。
流体力学概述
流体力学概述流体力学是应用数学、物理学和工程学的一个分支，主要研究流体（包括液体和气体）在静止或运动状态下的力学行为。
流体力学自从17世纪启动以来，不断在理论和应用的层面层出不穷的科学成果和工程实践，并在航空、航天、海洋、石油、化工、环境科学、生物等领域有着广泛的应用。
流体力学的始源与发展流体力学的科学研究，可以追溯到古希腊的阿基米德。
其在理论流体力学方面所做的工作，包括对健壮定律的详细论述，这一定律直到现在仍广泛应用于实际工程中。
而进入现代科学时期，艾萨克·牛顿为流体力学建立了动量守恒定律，并对流体黏度进行了深入研究。
现代流体力学的发展，较大地受到了空气动力学和海洋动力学等动力学科学的推动。
流体力学的分类根据所研究的流体物理状态的不同，流体力学分为静力学、黏性流体动力学和理想流体动力学等三大类。
静力学主要研究的是流体处于静止状态时的力学特性，包括液体静压力和浮力等；黏性流体动力学重点关注流体的内部摩擦力对其运动状态的影响，包括海洋、大气和石油工程等领域的应用；理想流体动力学则主要研究没有内部摩擦力，也就是没有黏性的流体的运动规律。
流体力学的运用领域空气及水流的运动规律已被广泛运用于船舶、汽车、飞机等各类交通工具的设计中，这些工具的流线型设计就是为了降低流体阻力。
除此之外，流体力学在水利工程、气候学、石油工程等范围中也有着重要的应用，为现代科学技术的发展提供了强大的理论支持。
未来的流体力学研究现代流体力学研究的热点，包括湍流研究、多相流研究、微纳尺度流体研究以及非牛顿流研究等。
其中，湍流研究是理论和应用并重的研究方向。
近年来，微纳尺度的流体研究因其在微电子、生物医学等领域的应用前景而受到广泛关注。
厚积薄发，当代流体力学已然成为现代科学的重要组成部分，牵动着众多学者的广泛关注。
虽然流体力学的许多问题尚未完全解决，但是，我们有理由相信，随着新的理论、新的计算方法和实验技术的发展，流体力学将越来越成熟，为社会的进步和发展贡献更多的力量。
2024流体力学知识点总结
流体力学知识点总结
流体的定义：液体和气体统称为流体。
流体的主要物理性质：
(1) 惯性：流体具有保持其原有运动状态的倾向，这种性质称为惯性。
流体的惯性可用单位质量流体所具有的惯性动能来衡量。
(2) 粘性：流体具有内摩擦力的性质，称为粘性。
粘性使流体在流动时产生内摩擦力，这种内摩擦力称为粘性摩擦力。
粘性可用动力粘度或运动粘度来表示。
(3) 压缩性和膨胀性：流体的体积随压力的改变而改变的性质称为压缩性。
压缩性用体积压缩系数来表示。
流体的密度随压力的改变而改变的性质称为膨胀性。
膨胀性用体膨胀系数来表示。
(4) 流动性：流体在静止时没有固定的形状，而能随压力的变化而改变其形状，并能在各个方向上延伸，这种性质称为流动性。
流体力学中的基本方程：
(1) 连续方程：质量守恒原理的流体力学表达式。
(2) 动量方程：牛顿第二定律在流体力学中的应用。
(3) 能量方程：能量守恒原理在流体力学中的应用。
流体流动的类型：层流和湍流。
流体流动的物理特性：流速、压强、密度等。
流体流动的基本规律：伯努利定理、斯托克斯定理等。
流体流动的数值模拟方法：有限差分法、有限元法等。
流体力学总结
流体力学总结流体力学是研究流体（包括液体和气体）在静力学和动力学条件下的行为和性质的学科。
它是物理学、应用数学和工程学的重要分支。
本文将对流体力学的基本概念、方程及其应用进行总结。
流体力学的基本概念通常包括流体的密度、速度、压力和粘度等。
密度是指单位体积的流体质量，通常用符号ρ表示。
速度描述了流体的运动情况，它是流体质点在单位时间内通过某一点的距离。
在流体运动过程中，压力是产生阻力和推动力的重要因素，它会影响流体的流动速度和方向。
而粘度则决定了流体流动的黏滞程度，粘稠的流体更难流动。
在流体力学中，有两个基本的方程描述了流体的运动。
一是连续方程，它表示质量守恒定律，即流体中任何一点的质量流量一定，通过一个截面的流体质量和通过另一个截面的流体质量相等。
二是动量方程，它描述了质点受到的外力与其加速度之间的关系。
在动量方程中，压力和粘度是两个重要的影响因素，前者会产生压力力，后者会产生摩擦力。
除了基本理论，流体力学在工程应用中也有重要的作用。
例如，液体的压力在各种液压设备中得到了广泛应用。
液力传动系统是一种利用液体的流动和压力来传递能量和执行自动控制的技术。
此外，流体力学还应用于建筑设计、空气动力学、天气预测等领域。
在建筑设计中，流体力学可以帮助工程师设计风洞，来模拟建筑物在风力环境下的变形和破坏情况。
在空气动力学中，流体力学研究了各种飞行器的气动力学特性，为航空航天工程提供了重要理论依据。
在天气预测中，研究气候形成和变化的流体力学理论可以帮助科学家更好地理解和预测天气变化。
尽管流体力学已经取得了许多成果，但仍然存在一些挑战和问题需要解决。
例如，在多相流体力学中，不同物质之间的相互作用和相互作用对流体的行为产生了复杂的影响。
此外，非牛顿流体的研究也是一个具有挑战性的领域，因为它们的黏度随着应变速率的变化而变化。
还有，喷流和射流的研究需要深入探索，因为它们在工业和航空领域有着广泛的应用。
总的来说，流体力学是一个重要且活跃的研究领域，它对于物理学、应用数学和工程学都具有重要影响。
流体力学的发展历程与研究方法综述
流体力学的发展历程与研究方法综述导言流体力学是研究流体（包括液体和气体）的运动规律和性质的科学分支。
作为物理学和工程学重要的基础学科，流体力学的发展历程可以追溯到古代。
从最早的实验观察和经验总结，到现代数值模拟和实验技术的发展，流体力学在科学研究和工程应用中发挥着重要作用。
本文将对流体力学的发展历程与研究方法进行综述。
古代流体力学的起源早在古埃及和古希腊时期，人们对流体的运动性质进行了观察和总结。
例如，埃及人通过灌溉系统的设计和运行，掌握了水流的基本规律。
希腊哲学家亚里士多德在其著作《流体论》中提出了流体力学的基本原理，阐述了流体的基本性质和运动规律。
这些古代文明的研究成果为后来的科学家提供了重要的启示。
流体力学的数学基础流体力学的数学基础主要包括连续性方程、动量方程和能量方程。
这些方程描述了流体的质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本性质。
在17世纪和18世纪，许多数学家和物理学家对流体力学的基本方程进行了深入研究和推导。
瑞士数学家欧拉和伯努利等人对流体的运动进行了系统的数学分析，为流体力学建立了坚实的理论基础。
实验方法在流体力学研究中的应用实验方法在流体力学研究中扮演着重要角色。
通过搭建实验装置和进行定量观测，科学家们可以获取流体的运动参数和基本性质。
19世纪末和20世纪初，德国物理学家雷诺在他的著名流动实验中提出了“雷诺数”的概念，用以描述流体的流动特性。
实验结果验证了流体力学的基本原理，并为后来的理论研究提供了重要的实验数据。
数值模拟在流体力学研究中的应用随着计算机技术的发展，数值模拟方法在流体力学研究中得到了广泛应用。
数值模拟利用计算机模拟流体的运动过程，可以得到流体的详细信息和运动规律。
通过建立数值模型和采用数值方法，科学家们可以研究流体的复杂流动行为，探索流体力学中的一些难题。
数值模拟方法为流体力学的发展提供了新的视角和研究工具。
流体力学在工程领域的应用与进展流体力学在工程领域的应用广泛而深入。
1、流体力学概述
毛细血管 中的血液流动
工程学、 材料学、 气象学
到 目 录
第一阶段（16世纪以前）： 流体力学形成的萌芽阶段 公元前2286年－公元前2278年 大禹治水——疏壅导滞 公元前300多年 都江堰 深淘滩，低作堰 公元584年－公元610年 [隋朝] 南北大运河、船闸应用 埃及、巴比伦、罗马、希腊、印度等地
利用超高速气体动力学， 物理化学流体力学和稀 薄气体力学的研究成果， 人类制造出航天飞机， 建立太空站，实现了人
类登月的梦想。
单价超过10亿美元，能抵御大风浪的海上采油平台
排水量达50万吨以上的超大型运输船；
深潜达数百米的核动力潜艇
时速达200公里的新型地效艇等，它们的设计都 建立在水动力学，船舶流体力学的基础之上。
方法2： [瑞士]欧勒Euler（1707-----1783年）
系统研究 ： 古希腊哲学家阿基米德
奠定了流体静力学的基础
《论浮体》
Archimedes(285-212 BC)
Leonardo da Vinci(1452-1519)
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
1）1586年 斯蒂芬 ——水静力学原理 2）1650年 帕斯卡 ——“帕斯卡原理” 3）1612年 伽利略 ——物体沉浮的基本原理 4）1686年 牛顿 ——牛顿内摩擦定律 5）1738年 伯努利 ——理想流体的运动方程 即伯努利方程 6）1775年 欧拉 ——理想流体的运动方程 即欧拉运动微分方程
4· 1、流体力学概述
Fluid Dynamics
ห้องสมุดไป่ตู้目录
一、什么是流体力学？ 二、流体力学的发展简史
三、流体力学的主要研究方法
流体力学文献综述
文献综述题目流体力学概述学院机电工程学院专业机械工程及自动化班级10机自本一学号10113003336 学生姓名徐石明任课教师李振哲温州大学教务处制一、前言部分：1、前言大千世界，被冠之以“流体”的流动介质无所不在.流体力学研究在各种力的作用下，流体的静止和运动状态以及流体和其他物体有相对运动时的相互作用和流动规律.流体力学既是探索自然规律的基础学科，也是解决工程实际问题的应用学科，它在现代科学中占有重要的地位。
事实上，它已成为当今科学和工程技术的基础之一。
为了造就力学人才，我国许多理工科院校都开设了流体力学课程，因为在中国目前看来，还缺少这方面的拔尖人才。
2、相关概念及综述范围2.1 概念：流体力学，是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。
主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。
流体力学是力学的一个重要分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。
它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和高等数学、物理学、化学的基础知识。
2.2 综述范围除水和空气以外，流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。
气象、水利的研究，船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行，可燃气体或炸药的爆炸，汽车制造，以及天体物理的若干问题等等，都广泛地用到流体力学知识。
许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导，同时也促进了它不断地发展。
1950年后，电子计算机的发展又给予流体力学以极大的推动。
二、主题部分：1、历史17世纪，力学奠基人牛顿研究了在流体中运动的物体所受到的阻力，得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。
流体力学概述
dA 2rdr
dF dA 2 r 2dr
dT dF r 2 r3dr
d
T 2 2 r3dr d 4
0
32
P T d 4 2 32
例题
在δ=40mm旳两平行壁面之间充斥动力粘度为 0.7Pa.s旳液体，在液体中有一边长为60mm旳薄板以 15m/s旳速度沿薄板所在平面内运动，假定沿铅直方 向旳速度分布是直线规律。 （1）当h=10mm时，求薄板运动旳液体阻力。 （2）假如h可变，求h为多大时，薄板运动阻力最小？ 最小阻力为多大？
v0 d
δ
l
v0
r
d 2
dv v0 d dr 2
速度梯度 切应力
摩擦面积 作用在轴表面旳摩擦力 作用在轴表面旳摩擦力矩
克服摩擦所需旳功率
dv v0 d dr 2 d
2 A dl
F A ld 2 2
T F d ld 3 2 4
P
T
Fv0
ld 3 2 4
3、圆盘缝隙中旳回转运动
v lim V dV m3 / kg mo m dm
v V m3 / kg m
•相对密度
非均质流体 均质流体
•物体质量与一样体积4℃蒸馏水质量之比，无量纲。
1000d
v 0.001/ d
d m vw mw w v
1000kg/m3
0.001m3/kg
第四节 流体旳压缩性和膨胀性
T1 r E恩氏度 T2
T1——待测流体在t℃下流 出200cm3所需时间。 T2——20t℃旳蒸馏水流出 200cm3所需时间。51s
7.31r 6.31 106 m2/s
r
7.31r 6.31 103 d Pa s
工程流体力学总结
工程流体力学总结引言工程流体力学是研究流体在工程领域中的运动和相互作用的学科。
它是现代工程学中的重要分支，涉及到多个领域，如建筑、航空航天、能源等。
本文将对工程流体力学的基本原理、应用领域和研究方法进行总结和介绍。
基本原理流体的基本性质流体力学研究的对象是流体，流体是指液体和气体。
流体具有一些基本性质，如宏观连续性、流体的速度分布以及流体的压力分布等。
流体的运动方程流体的运动方程是描述流体运动规律的基本方程，包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
这些方程可以用于描述流体的运动和相互作用。
流体的流动类型流体的流动可以分为层流和湍流两种类型。
层流是指流体在管道中按规则的流动，流线间无交叉和混杂。
而湍流则是指流体在管道中混乱地流动，流线交错和混杂在一起。
应用领域建筑工程工程流体力学在建筑工程中有着广泛的应用。
例如，在空调系统中，通过研究流体力学可以优化空气流动的分布，提高室内空气质量。
另外，在桥梁设计中，研究流体力学可以评估风载效应，确保桥梁的安全性能。
航空航天航空航天领域是工程流体力学的重要应用领域之一。
研究流体在飞行器表面的流动特性，可以提高飞机和火箭的气动性能。
此外，工程流体力学还可以用于设计空气动力学模拟实验，以预测飞行器的飞行性能。
能源工程工程流体力学在能源领域的应用也较为广泛。
例如，在水力发电站中，研究水流的流动特性可以优化水轮机的设计，并提高发电效率。
另外，在核电站中，工程流体力学可以用于研究冷却剂的流动，确保核反应堆的安全性能。
研究方法数值模拟数值模拟是工程流体力学研究中常用的方法之一。
通过建立流体力学方程的数值模型，利用计算机进行求解，可以模拟流体的运动和相互作用。
数值模拟方法可以有效地降低实验成本，加快研究进度。
实验测试实验测试是工程流体力学研究的另一种重要方法。
通过设计合适的实验装置和实验方法，可以直接观测和测量流体的性质和运动规律。
实验测试方法可以提供准确的数据，验证数值模拟的结果，对研究结果进行补充和修正。
流体力学科普-概述说明以及解释
流体力学科普-概述说明以及解释1.引言1.1 概述流体力学是研究流体运动规律和力学性质的学科，它是力学的一个重要分支领域。
流体是指具有固定体积但没有固定形状的物质，包括液体和气体。
流体力学的研究对象涉及液体和气体在各种条件下的运动、变形和力学行为。
在自然界和工业生产中，流体力学的应用无处不在。
无论是大自然中的气象气候、海洋流动，还是现代工业生产中的管道输送、风洞实验，都需要流体力学来分析和解决问题。
流体力学的应用领域包括但不限于航空航天、能源、环境工程、地下水流动、海洋工程、交通运输等。
本文将首先介绍流体力学的定义与基本原理，包括流体力学的基本假设和方程。
然后，我们将探讨流体的性质与特点，涉及到压力、密度、黏度等概念。
接下来，我们将详细介绍流体力学在不同领域的应用，包括航空航天、能源和环境工程等。
通过对这些实际应用案例的讨论，可以更好地理解流体力学的重要性和意义。
总的来说，通过对流体力学的认识和理解，可以帮助我们分析和解决各种与流体有关的问题。
流体力学在现代科学和工程技术中具有重要的地位和作用。
未来，随着科学技术的不断进步，流体力学将在更多领域展现其应用潜力，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
因此，对未来流体力学发展的展望充满希望与期待。
1.2 文章结构本文旨在对流体力学进行科普介绍，文章主要分为三个部分：引言、正文和结论。
引言部分将对流体力学进行概述，介绍流体力学的基本概念以及其在日常生活和工程领域中的重要性。
同时，引言部分还会阐述本文的结构和目的，为读者提供一个整体的框架，以便更好地理解和吸收接下来的内容。
正文部分将详细讲解流体力学的定义与基本原理。
首先会介绍流体力学的起源和发展历程，包括早期的流体力学研究以及现代流体力学的主要发展方向。
然后将依次介绍流体的性质与特点，包括流体的运动规律、流体的压力和温度、流体的粘性等相关内容。
最后，正文部分将探讨流体力学的应用领域，包括航空航天、能源工程、环境科学等方面，以展示流体力学在实际工程中的重要性和广泛应用。
医学中的流体力学应用研究综述
医学中的流体力学应用研究综述医学中的流体力学应用研究综述随着人们对健康的关注和医疗技术的不断发展，医学中的流体力学应用研究越来越受到关注。
流体力学是一门研究流体运动和变形的力学学科，其广泛应用于医学领域，如血液循环、呼吸系统、心脏瓣膜等方面。
下面，我们将综述医学中的流体力学应用研究的主要内容。
一、血液循环血液循环是人体最重要的生命活动之一。
血液循环的顺畅与否直接影响着人体各个器官的正常运作。
流体力学分析可以帮助研究人体血流对心脏、血管等各种组织和器官的生理影响和病理变化，进而为治疗心血管疾病提供重要的可靠性参考。
血液是非牛顿流体，其流态特性随流动速度、容器形状、血液成分等因素的不同而变化，所以在模拟血液的运动过程中需要考虑这些流态特性，常用的方法有有限元法、有限差分法等。
二、呼吸系统呼吸系统是人体的重要器官之一，其运作与我们的生命密切相关。
流体力学研究可以对呼吸系统的疾病诊断、治疗及手术效果评估等方面提供帮助。
通过对呼吸道内气体的流动和换气的数值模拟，可以对疾病的诊断和治疗提供重要的理论依据，如支气管哮喘、肺癌等。
三、心脏瓣膜心脏瓣膜是心脏内重要的组成部分，其正常运动能够保证血液供应和分配。
瓣膜狭窄、关闭不完全等疾病会导致心脏功能严重受损。
利用流体力学模拟心脏内血液流动过程，可以评估瓣膜缺陷的严重程度、确定合适的手术方式，也可以指导新型瓣膜的开发。
四、血管病变血管病变是导致心血管疾病的重要因素之一。
主要表现为血管的狭窄和扩张，前者会导致心脏负荷过重，血液供应不足，后者则容易导致血栓形成。
通过应用流体力学模拟血液在血管内的流动，可以分析血管的病理变化，并指导疾病的治疗。
总之，流体力学在医学领域的应用涵盖了众多方面，包括血液循环、呼吸系统、心脏瓣膜和血管病变等方面。
通过流体力学的数值模拟研究，能够为医生提供重要的临床参考，帮助医生更好的诊断和治疗相关的疾病。
但是应用流体力学分析也存在技术难度和计算复杂度较高等问题，需要和相关领域的医学、生物等学科相结合，开展深入的研究，持续推进流体力学在医学中的应用。
流体力学总结
1， 迹线------某一流体质点在空间运动时, 不同时刻流经的点组成的连线。
2， 切应力-------由于液体质点的相对运动, 产生一种内摩擦力抵抗这种运动, 而此力与作用面平行, 称切应力。
3， 理想流体------把流体看作绝对不可压缩、不能膨胀、无粘滞性、无表面张力的连续介质, 称为理想流体。
4， 流线------某一瞬时在流场中绘出的一条曲线, 该曲线上的所有各点的速度向量都与曲线相切。
5， 流函数------二维流动中, 由连续性方程导出、其值沿流线保持不变的标量函数。
6， 势函数------某函数对相应坐标的偏导数, 等于单位质量力在相应坐标轴上的投影, 该函数称为势函数。
7， 连续介质------认为真实流体所占有的空间可以近似的看做由“流体质点”连续地、无空隙地充满着的, 称为连续介质。
8， 粘性流体------实际流体都是粘性流体。
粘性指流体质点间由于相对运动而产生的阻碍相对运动的性质。
有势流------液体流动时每个液体质点都存在速度势函数的流动称为势流, 不存在绕自身轴的旋转运动。
, 10, 涡旋强度------指微小涡束的涡旋通量（ ）。
: 横断面积； : 旋转角速度。
11, 流管------指流面中所包含的流体。
流面: 在流场中作一空间曲线（非流线）, 过曲线上各点作流线所形成的面。
, 12, 激波------在气体、液体和固体介质中, 应力、密度和温度等物理量在波阵面上发生突跃变化的压缩波。
二, 问答1, 速度势函数具有什么性质？答: 速度势函数具有下列性质:（1）速度势函数可允许相差一任意常数, 而不影响流体的运动；（2）φ（x, y ）=常数时是等势线, 它的法线方向和速度矢量的方向重合；（3）沿曲线M 0M 的速度环量等于M 点上φ值和M 0点上φ值之差；⎰-=+=ΓM M M M vdy udx 0)()(0ϕϕ（4）若考虑的是单连通区域, 则由于封闭回线的速度环量因此速度势函数将是单值函数；若考虑的是双连通区域, 则速度环量Γ可以不等于零, 因此φ可以是多值函数, 它们的关系是 其中, k1是封闭回线的圈数。
流体力学-文献综述_图文
电动运输系统在纳米通道中的模型结构摘要：当通道尺寸接近电层厚度（一般的，10-100nm）时，分子和不平衡的影响与在大通道中所观察到的现象有着很显著的差异，并且对溶质和溶剂的运输有着重大的影响。
因此，近年来，分子在纳米通道中的流体反应问题已经引起了越来越多的关注。
本综述介绍了电动学运输的基本原理和分子动力学模型，并探讨了微流体设备在物理、力学和化学领域的广泛应用。
关键字：电动运输系统；电渗流；纳米通道；纳米技术；纳米管道Abstract:When the channel size approaches the thickness of the charged layer (typically, ~10–100 nm), the resulting molecular and non-equilibrium effects are markedly different from those observed in larger channels and have a significant effect on the transport behavior of solutes and solvents. As a result, the problem of modeling fluidic behavior at the nanoscale has attracted increasing interest in recent years. This review introduces the fundamental theories and principles associated with electrokinetic transport and molecular dynamics modeling, and discusses various applications of nanofluidic devices in the physics, mechanics, and chemistry fields. Keywords: electrokinetic transport, electroosmotic flow, nanochannel, nanotechnolo- -gy, nanotubes1.引言流体流经内部通道普遍的出现在各种应用中，从大规模的管道工程师系统到纳米生物粒子通道。
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流体力学综述
奇妙的流体力学：流体力学是研究流体在受到一系列力和边界条件作用时流体的运动和内部应力的科学。
生活中我们与流体力学息息相关，很多貌似很奇怪、很难理解的现象，如河流中沙丘的形成、浴帘效应、杯中水的涡旋等现象，都可以用流体力学的只是来解释 流体力学的特点：
1、研究对象范围广：大到宇宙中的天体星云，小到人体内的毛细血管大气运动、沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动，都属于流体力学的研究范畴。
2、研究历史悠久：流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。
公元前2000余年中国有大禹治水疏通江河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰，至今还在发挥着作用；大约与此同时，古罗马人建成了大规模的供水管道系统等等，这都是人们对于自然的探索与改造。
箭弩的发明反映了原始人对箭头的流线型降低摩阻及尾翅的稳定性问题的探索。
3、对整个自然科学贡献大：流体力学为自然科学的研究提供里一个完整的体系，并且对整个自然科学的一些根本性的东西产生了重要的影响。
作为与量子力学、相对论相齐名的一个重大科学理论，混沌理论自产生以来产生的巨大影响同时也被广泛应用于各领域。
流体力学的研究内容：
1、流体静力学：主要研究流体处于静止状态时的力和平衡关系。
⏹ 浮力规律的探讨—阿基米德（十七世纪以前）
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，静力学和流体静力学的奠基人，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。
他的著作《论浮体》相当详细地讨论了正回旋抛物体在流体中的稳定性，研究了不同的高与底的比、具有不同的比重及在流体中处于不同位置时这种立体的性态。
⏹ 帕斯卡原理（静压传递原理）（1651-1654）
其基本内容是加在密闭液体任何一部分上 const 2g 2
=+g
v p ρ 的压强，必然按照其原来的大小由液体向各个方向传递。
帕斯卡的著作《论液体的平衡和空气的重力》代表了十七世纪力学发展的里程碑。
静压传递原理是液压与气压传动的基础，在液压千斤顶、液压机等机械上有非常广泛的应用。
F1／F2（F 为施加的力）＝S2／S2（S 指大小活塞的面积）
2、 理想流体的运动学和动力学 ：流体动力学中主要研究无粘性不可压缩流体在绕过物体时的流动和管内流动规律的一个分支，又称经典流体动力学。
这一学科分支的任务是求解流场中的速度、压力分布和物体受力。
它忽略了真实流体的粘性和压缩性，也不考虑表面张力，从而大大简化了复杂的流体动力学问题，故常作为近似处理许多工程问题的依据。
牛顿、伯努利、欧拉、拉格朗日、拉普拉斯、纳维、柯西、泊松、圣维南、斯托克斯、雷诺等科学家对流体力学的发展都做出了巨大贡献。
⏹ 牛顿-站在巨人的肩上：他的著作《自然哲学的数学原理》发表于1687年，牛顿内摩擦定律-第一个系统研究流体力学的人。
他所研究的流体我们定义为“牛顿流体”，是指在受力
后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。
“牛顿流体” 任一点上的剪应力都同剪切变形速率呈线性函数关系的流体，最简单的牛顿流体流动是二无限平板以相对速度U 相互平行运动时,两板间粘性流体的低速定常剪切运动（或库埃特流动）。
⏹ 伯努利方程-欧拉const 2g 2
=+g
v p ρ 伯努利1738年发表《流体动力学》一书，伯努利方程是理想流体定常流动的动力学方程，意为流体在忽略粘性损失的流动中，流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。
欧拉方程和伯努利方程的建立，是流体动力学作为一个分支学科建立的标志，从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。
⏹ “达朗贝尔佯缪”：我们知道根据无黏不可压缩流体无旋流动的理论，一个有限大小的物体在无边际的流体中匀速运动时，只要是附体流动、没有分离，则不论物体的形状如何，都不会受到阻力。
⏹ 雷诺实验揭示了重要的流体流动机理，即根据流速的大小,流体有两中不同的形态。
当流体流速较小时，流体质点只沿流动方向作一维的运动，与其周围的流体间无宏观的混合即分层流动这种流动形态称为层流或滞流。
流体流速增大到某个值后，流体质点除流动方向上的流动外，还向其它方向作随机的运动，即存在流体质点的不规则脉动，这种流体形态称为湍流。
3、 运动学：是在不考虑引起流体运动的作用力的情况下，对流体运动规律进行研究和描述。
⏹ 描写流体运动的方法：拉格朗日方法和欧拉方法
拉格朗日方法着眼于流体质点，设法描述每个流体质点的位置随时间变化的规律。
通常利用初始时刻流体质点的直角坐标或曲线坐标a 、b 、c 作为区分不同流体质点的标志。
流体质点的运动规律可表示为r=r （a 、b 、c 、t ），其中r 是流体质点的矢径；t 为时间；a 、b 、c 、t 统称为拉格朗日变量。
欧拉方法着眼于空间点，设法在空间每一点上描述流体运动随时间的变化状况。
流体质点的运动规律可用速度矢量v=v （r 、t ）表示，其中r 、t 称为欧拉变量。
从运动学的角度讲，欧拉法主要是确定速度向量u 是如何随空间点和时间t 变化的。
在直角坐标系中，流速场可表达为，u=u (x,y,z,t),
应该指出的是，拉格朗日法和欧拉法在研究流体运动时，只是着眼点不同而已，并没有本质的差别，对于同一个问题，用两种方法描述的结果是一致的。
事实上，这两种方法可以互相转换的。
⏹ 流场可视化：激光多普勒测速、粒子图像速度场（PIV ）、高速摄像、示踪方式（示踪粒子、气泡示踪、染色流体、荧光剂） 4、动力学：研究运动流体的规律和运动流体与边界之间相互作用的流体力学分支。
流体动力学的主要内容包括：流体动力学基本方程、无粘性不可压缩流体动力学、粘性不可压缩流体动力学、气体动力学和透平机械气体动力学。
流体动力学研究的对象是运动中的流体(流体指液体和气体)的状态与规律。
流体动力学底下的小学科包括有空气动力学(研究气体)和 hydrodynamics(研究液体)。
流体动力学有很大的应用，在预测天气，计算飞机所受的力和力矩，输油管线中石油的流率等方面。
其中的的一些原理甚至运用在交通工程.交通运输本身被视为一连续流体，解决一个典型的流体动力学问题，需要计算流体的多项特性，包括速度、压力、密度、温度。
⏹ 计算流体力学（CFD ）
流体力学已发展成为基础科学体系的一部分，同时又在工业、农业、交通运输、天文学、地学、生物学、医学等方面得到广泛应用，流体力学的发展和科学的发展一样是无止境的，人类探索未知世界的脚步是永不停歇的！。