《流体力学》学习报告

《流体力学》学习报告

————11土木二班47号胡智远通过一个学期的学习，让我懂得了：流体力学是研究流体平衡和机械运动规律及其应用的科学，是力学的一个重要分支。它的任务是通过流体的运动规律，研究流体之间及流体与各种边界之间的相互作用力，并将它们应用于解决科研和实际工程问题。在水力、动力、土建、航空、化工，机械等领域里，都日益广泛的应用流体力学，同时正是这些领域的发展，也推动了流体力学的发展和深入。

流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体，所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。大气和水是最常见的两种流体，大气包围着整个地球，地球表面的70%是水面。大气运动、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是流体力学的研究内容。

20世纪初，世界上第一架飞机出现以后，飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。20世纪50年代开始的航天飞行，使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相连的。这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。

石油和天然气的开采，地下水的开发利用，要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动，这是流体力学分支之一——渗流力学研究的主要对象。渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治，化工中的浓缩、分离和多孔过滤，燃烧室的冷却等技术问题。

燃烧离不开气体，这是有化学反应和热能变化的流体力学问题，是物理-化学流体动力学的内容之一。爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程，涉及气体动力学，从而形成了爆炸力学。

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等，都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题，这类问题是多相流体力学研究的范围。

等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。等离子体在磁场作用下有特殊的运动规律。研究等离子体的运动规律的学科称为等离子体动力学和电磁流体力学，它们在受控热核反应、磁流体发电、宇宙气体运动等方面有广泛的应用。

风对建筑物、桥梁、电缆等的作用使它们承受载荷和激发振动；废气和废水的排放造成环境污染；河床冲刷迁移和海岸遭受侵蚀；研究这些流体本身的运动及其同人类、动植物间的相互作用的学科称为环境流体力学(其中包括环境空气动力学、建筑空气动力学)。这是一门涉及经典流体力学、气象学、海洋学和水力学、结构动力学等的新兴边缘学科。生物流变学研究人体或其他动植物中有关的流体力学问题，例如血液在血管中的流动，

心、肺、肾中的生理流体运动和植物中营养液的输送。此外，还研究鸟类在空中的飞翔，动物在水中的游动，等等。

因此，流体力学既包含自然科学的基础理论，又涉及工程技术科学方面的应用。此外，如从流体作用力的角度，则可分为流体静力学、流体运动学和流体动力学；从对不同“力学模型”的研究来分，则有理想流体动力学、粘性流体动力学、不可压缩流体动力学、可压缩流体动力学和非牛顿流体力学等。

学习流体力学，要注意基本概念、基本研究方法的理解和掌握，做到理论联系实际。流体是由大量不断运动着的分子所组成，分子与分子之间是有空隙的，这就是说，从微观角度看，流体实际在空间上是不连续的。但是，流体力学只研究流体宏观的、由外因引起的机械运动，而不研究微观的分子运动。所以可以近似地把流体看作是由无数个连续分布的流体微团所组成的连续介质。流体微团虽小，但却包含着为数甚多的分子，并具有一定的质量、能量等，一般将这种微团称为质点。流体的这种“连续介质模型”的建立，是对流体物质结构的简化，使我们可以运用数学的连续函数工具来深入研究流体，对研究流体力学提供了很大的方便。

流体是有粘性的，为了得出流体的主要结论，一般先设流体是无粘性的，即理想流体，然后再通过实验等方法，考虑粘性的影响，对结论加以补充或修正，这也是一般科学研究的方法。

为了更简化，常将流体（特别是液体）按不可压缩处理，即密度为常数，然后再讨论密度不是常数的情况。以上是对流体力学建立的一些主要模型，研究的方法有理论分析方法、实验方法、数值方法等，它们相互配合，相互补充。

在这学期学习中，让我了解了以下主要内容：包括流体静力学，流体运动学，流体动力学基础，流体阻力和能量损失，孔口、管嘴和管道的流动，一元气体动力学基础，明渠恒定均匀流，明渠恒定非均匀流，堰流与闸孔出流，渗流，相似性原理和量纲分析等知识。

流体静力学，主要研究处于静止或相对静止时的性质、规律以及在工程上的应用，由于是静止或相对静止，流体微团间没有相对运动，因而无切应力，不必考虑它的黏性，即按理想流体处理。这个课题主要讲了流体静压强及其特征，流体平衡微分方程，重力作用下的流体平衡基本方程，流体压强的表示方法，流体的相对平衡，静止流体作用在平面上的压力，静止流体作用在曲面上的压力等。如平均静压强p为：p=P/A(Pa）；若截面上各点压力不等，则截面上任意点D的静压强为pD=limΔ P/Δ A；流体静压强的方向沿作用面的内法线方向；静止流体中任一点的压强与作用面在空间的方位无关，其均值相等；力的势函数；等压面就是等势面；等压面必与质量力正交；绝对压强；相对压强；等加速直线运动中流体的平衡；匀速圆周运动中流体的平衡；解析法压力的大小和方向；压力的作用点（作用中心）；图解法；总压力的大小和方向；压力体。

流体运动学，即研究流体速度、加速度、变形等运动参数变化的规律。流体静力学也可以看做运动的一种特殊情况，由于不涉及引起运动的力，因此，其结论无论对理想流体还是对粘性流体都是适用的。本课题主要讲了研究流体运动的方法，流体运动的基本概念，流体的连续性方程，流体微团运动的分析，有旋流动和无旋流动。主要知识点：如研究流体运动的方法通常有两种：一、拉格朗日法；二、欧拉法。流体质点的加速度、质点导数；恒定流和非恒定流；均匀流与非均匀流，所谓均匀流，就是流场中，流线相互平行，同一流线上各点的运动参数A不随位置变化；流线与迹线；流管、流束、过流断面、元流、总流；流量；过流断面的平均速度；微分形式的连续性方程；积分形式的连续性方程；平移速度、线变形速度、旋转角速度、角变形速度；有旋流动和无旋流动；速度势函数和流函数；几种简单的