流体力学发展史

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。

列奥纳德.达.芬奇（Leonardo.da.Vinci,1452－1519）(意大利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。

-斯蒂文（S.Stevin,1548-1620）(荷兰数学家与工程家)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）(意大利物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的先驱)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。

托里拆利（E.Torricelli,1608-1647）(意大利物理学家和数学家)论证了孔口出流的基本规律。(托里拆利(Torricelli，Evangelista，1608-1647)是17世纪西方的一位颇负盛名的科学家。1608年10月15日生于法恩扎。托里拆利在求学时已显露才华，为学校主管人B.卡斯泰里（伽利略早年的学生）所赏识，毕业后便被任用为私人秘书。1641年卡斯泰里将他正式介绍给伽利略，托里拆利便与V.维维亚尼一同给伽利略作伴。三人相处极其友善，经常讨论学术问题，直到伽利略去世。同时托斯卡纳公国大公聘托里拆利为宫廷数学家和哲学家，接替前任伽利略的职务，薪俸优厚。他在正当39岁生日之际，突然病倒，与世长辞。可他在短短的一生中，取得了多方面杰出的成就，赢得了很高的声誉。)

帕斯卡（B.Pascal,1623-1662）(法国数学家与物理学家)提出了密闭流体能传递压强的原理--帕斯卡原理。(帕斯卡幼年时是个病弱的孩子，可是脑力方面却是个神童。他的父亲是小官吏，也是个数学家，自已亲自监督孩子的教育。他研究流体时指出：作用于密闭容器中的流体上的压力不减弱地传到整个流体，并且垂直地作用在它所接触的所有界面上。这称为帕斯卡原理，它构成水压机的基础。在液体容器中，如果把小活塞压下去，就可以把容器的另一处的大活塞推起来。把大活塞推起的力与把小活塞压下去的力的比就等于大活塞的横截面积与小活塞的横截面积的比。)

牛顿（I.Newton，1642－1727）(英国物理学家、数学家、天文学家、爵士、国会议员、皇家学会会长等。牛顿是大批基督徒科学家中最杰出的代表) 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）(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，促进了流体动力学的发展。

欧拉（L.Euler，1707－1783）(瑞士数学家及自然科学家，是伯努利的学生)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。(欧拉(L.Euler,1707-1783)是瑞士数学家.生于瑞士的巴塞尔(Basel).父亲保罗·欧拉是位牧师,喜欢数学,所以欧拉从小就受到这方面的熏陶.但父亲却执意让他攻读神学,以便将来接他的班.幸运的是,欧拉并没有走父亲为他安排的路.最终成为杰出的数学家)

达朗伯（J.le R.d'Alembert,1717－1783）(法国著名的物理学家、数学家和天文学家) 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）(法国数学家、力学家及天文学家，但他出生在意大利)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。

(拉格朗日，法国数学家、力学家及天文学家拉格朗日于1736年1月25日在意大利西北部的都灵出生。少年时读了哈雷介绍牛顿有关微积分之短文，因而对分析学产生兴趣。他亦常与欧拉有书信往来，于探讨数学难题「等周问题」的过程中，当时只有18岁的他就以纯分析的方法发展了欧拉所开创的变分法，奠定变分法之理论基础。后入都灵大学。 1755年，19岁的他就已当上都灵皇家炮兵学校的数学教授。不久便成为柏林科学院通讯院院士。两年后，他参与创立都灵科学协会的工作，并于协会出版的科技会刊上发表大量有关变分法、概率论、微分方程、弦振动及最小作用原理等论文。这些着作使他成为当时欧洲公认的第一流数学家。

到了1764年，他凭万有引力解释月球天平动问题获得法国巴黎科学院奖金。1766年，又因成功地以微分方程理论和近似解法研究科学院所提出的一个复杂的六体问题［木星的四个卫星的运动问题］而再度获奖。同年，德国普鲁士王腓特烈邀请他到柏林科学院工作时说：「欧洲最大的王」的宫廷内应有「欧洲最大的数学家」，于是他应邀到柏林科学院工作，并在那里居住达20年。其间他写了继牛顿后又一重要经典力学着作《分析力学》［1788］。书内以变分原理及分析的方法，把完整和谐的力学体系建立起来，使力学分析化。他于序言中更宣称：力学已成分析的一个分支。)

弗劳德（W.Froude，1810-1879）(英国船舶设计师弗劳德（W.Froude）) 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）(德国物理学家和数学家)和基尔霍夫（G.R.Kirchhoff,1824-1887）(德国物理学家和数学家) 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）(827年法国人纳维(C.L.M.Navier)建立了粘性流体运动的基本方程，纳维是法国著名力学家和工程师)首先提出了不可压缩粘性流体的运动微分