流体力学的研究方法(21112D)

1.实验研究形式：
2.实验研究基础理论 相似理论、量纲分析（因次分析），如 原形和模型之间的Re相似或Fr相似 雷诺数（ Re）： 弗劳德数（Fr）：
3.数值方法
• 数值研究的一般过程是：对流体力学数学方程作 简化和数值离散化，编制程序作数值计算，将计 算结果与实验结果比较。 • 常用的方法有：有限差分法、有限元法、有限体 积法、边界元法、谱分析法等。计算的内容包括： 飞机、汽车、河道、桥梁、涡轮机等流场计算； 湍流、流动稳定性、非线性流动等数值模拟。大 型工程计算软件已成为研究工程流动问题的有力 武器。数值方法的优点是能计算理论分析方法无 法求解的数学方程，比实验方法省时省钱，但毕 竟是一种近似解方法，适用范围受数学模型的正 确性和计算机的性能所限制。
• 数 值 方 法
• 实 验 方 法
• 理 论 分 析 方 法
研 究 方 法
1.理论分析方法
• 理论方法是通过对液体物理性质和流动特性的科 学抽象（近似），提出合理的理论模型。对这样 的理论模型，根据机械运动的普遍规律，建立控 制液体运动的闭合方程组，将原来的具体流动问 题转化为数学问题，在相应的边界条件和初始条 件下求解。理论研究方法的关键在于提出理论模 型，并能运用数学方法求出理论结果，达到揭示 液体运动规律的目的。但由于数学上的困难，许 多实际流动问题还难以精确求解
理论方法中，流体力学引用的主要定理有：
（1）质量守恒定律 （2）动量守恒定律 （3）牛顿运动第二定律 （4）机械能转化与守恒定律：动能+压能+位能+能量损失 =const 由于纯理论研究方法在数学上存在一定的困难，因此 亦采用数理分析法求解，即总流分析方法与代数方程为主 的求解方法：理论公式+经验系数，经验公式，二维微分 方程，基础流体力学（应用流体力学）、水力学。
2.实验方法
• 实验研究的一般过程是：在相似理论的指导下建 立模拟实验系统，用流体测量技术测量流动参数， 处理和分析实验数据。 • 典型的流体力学实验有：风洞实验、水洞实验、 水池实验等。测量技术有：热线、激光 • 测速；粒子图像、迹线测速；高速摄影；全息照 相；压力密度测量等。现代测量技术在计算 • 机、光学和图像技术配合下，在提高空间分辨率 和实时测量方面已取得长足进步。 • 实验结果能反映工程中的实际流动规律，发现新 现象，检验理论结果等，但结果的普适性较差。
三种方法各有优缺点，我们应取长 补短，互为补充。流体力学力学的 研究不仅需要深厚的理论基础，而 且需要很强的动手能力。学习流体 力学应注意理论与实践结合，理论 分析、实验研究和数值计算并重。
总结：
流体力学的研究方法固然重要， 但俗话说的好“态度决定一切”真正 决定我们研究成果高低的是我们的思 维方式。作为工科学生我们在流体力 学的研究和学习过程中要注重自身的 思维方式的培养。我们在以后的研究 和学习中要注意以下几点
一般流体力学以气体和液体作为研究对象，它们具 有各自的特性，在某些方面又具有共性。气体没有 一定的体积、不存在自由液面、易于压缩。液体具 有一定的体积、有自由液面、不易压缩。但当气流 速度较低时可以忽略其压缩性，气体和液体就具有 不可压缩的共性；而在研究水下爆炸、水击等问题 时必须考虑水的压缩性，这时气体和液体就具有可 压缩的共性。在具有上述共性的流体中运动的物体 其受力情况将是一样的。流体力学研究的是大量流 体分子的平均物理属性和宏观机械运动，而不考虑 孤立分子的具体运动。
流体力学
一般研究方法
1.介绍流体力学 2流体力学的研究对象
3流体力学的研究方法 4.总结
流体力学是研究流体平衡和运动规律的 一门学科，是力学的一个重要分支。按其研 究内容的侧重点不同，分为理论流体力学和 工程流体力学。其中理论流体力学主要采用 严密的数学推理方法，力求准确性和严密性， 工程流体力学侧重于解决工程实际中出现的 问题，而不追求数学上的严密性。当然由于 流体力学研究的复杂性，在一定程度上，两 种方法都必须借助于实验研究，得出经验或 半经验的公式。
首先：
基础研究非常重要，打好基础对人 的一生成长、成就至关重要，同时我们 也要注意知识的广度和交叉性。阿基米 德能编写出《论浮体》这本书与他扎实 的力学和数学功底是分不开的，伯努力 和欧拉方程的建立是离不开微积分的推 导的 ，更离不开他们在其它学科上的造 诣。
其次：
我们要有一定的哲学和辩证唯物法的观点， 在以后的研究过程中一定不要出现与自然界的基 本规律相矛盾的课题。从古到今很多优秀的人才 为永动机等不可实现的东西耗费了大量的时间和 精力，有的甚至是毕生的，但最后一无所获，这 一点我是深有体会，因为中学阶段我也曾构思和 制造过永动机。用纯理论推导得出的“达朗贝尔 佯谬”这种理论在一些时期也有追随者，这就是 对哲学和大自然的一般规律无知的后果。学好哲 学能够从战略上指导我们流体力学的研究。
根据研究问题侧重点的不同， 流体力学可分为理论流体力学（统称 为流体力学）和应用流体力学（统称 为工程流体力学）。前者采用数学推 理的方法，强调逻辑性、准确性和严 密性，偏重于对流体力学理论的研究。 后者采用对工程实际问题作近似处理 的方法得出结果、结论，而不去追求 数学上的严密性。
在实际工程中，如水利工程、动 力工程、航空工程、化学工程、机械 工程等诸多领域流体力学都起着十分 重要的作用。
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再次：
我们要注重经验而不迷信权威，注重理论而 不依赖理论。经验是我们的祖先通过 世代的所积 累的，有些可能没有理论依据，但它来源于生活 有着不可否认的正确性，在我们工程流体力学中 有着大量经验，半经验公式，它们将是是我们以 后解决工程实际问题的一把利剑，堪称世界奇迹 的都江堰水利工程的成功是靠的就是我们祖先祖 祖辈辈的经验。理论对实际的研究有着十分重要 的指导意义，我们决不能忽视理论的学习，但也 不能过于依赖，否则就会出现“达朗贝尔佯谬” 这种错误，我们要相信经过实践检验的理论。