流体力学 丁祖荣ppt课件
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EXIT
80年代经风洞实验系统研究后，进一步改进为 鱼型，阻力系数为0.3。
18
EXIT
后来又出现楔型，阻力系数为0.2。
19
EXIT
90年代以后，科研人员研制开发了气动性能更 优良的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。
20
EXIT
经过近80年的研究和改进，汽车阻力系数从0.8 降至0.137，减少到原来的1/5。
流体力学多媒体电子教案 —— 绪论篇
研制单位：上海交通大学建工与力学学院 出版单位：高等教育出版社
高等教育电子音像出版社
1
帮助
2
EXIT
3
EXIT
人类的祖先在海洋里生活了40亿年。
4
EXIT
人类在空气里也生活了700万年。
5
EXIT
虽然生活在流体环境中，人们对一些流体运动 却缺乏认识，比如：
9
EXIT
后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远。 这个谜直到20世纪建立流体力学边界层理论后才解开。
光滑的球
表面有凹坑的球
10
EXIT
现在的高尔夫球表面有许多窝，在同样大小和 重量下，飞行距离为光滑球的5倍。
11
EXIT
汽车阻力 汽车发明于19世纪末。
12
EXIT
当时人们认为汽车高速前进时的阻力主要来自 车前部对空气的撞击。
NACA2412翼型在7.4度攻角时的压强分布
28
EXIT
人们之所以不能凭直觉来认识流体运动，是因为
• 空气看不见摸不着 • 水无色透明
肉眼难以观察
• 流动形态变化太快
肉眼无法辨认
用特殊的技术可以让流动图像显现出来：
29
EXIT
高尔夫球和汽车的阻力同尾部漩涡流有关，用 圆柱绕流流场显示和数值模拟可观察尾流图像。
13
EXIT
因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车， 阻力系数CD很大，约0.8。
14
EXIT
实际上，汽车阻力主要取决于后部形成的尾流。
15
EXIT
20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理， 改进了汽车的尾部形状，出现了甲壳虫型，阻 力系数下降至0.6。
16
EXIT
50～60年代又改进为船型，阻力系数为0.45。
1. 高尔夫球 ：表面光滑还是粗糙？ 2. 汽车阻力 ：来自前部还是后部？ 3. 机翼升力 ：来自下部还是上部？
6
EXIT
高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰。
7
EXIT
起初，人们认为表面光滑的球飞行阻力小，因 此当时用皮革制球。
最早的高尔夫球（皮革已龟裂）
8
EXIT
后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远。 这个谜直到20世纪建立流体力学边界层理论后才解开。
21
EXIT
目前在汽车外形设计中，流体力学性能研究已 占主导地位，合理的外形使汽车具有更好的动 力学性能和更低的耗油率。
22
EXIT
机翼升力 人们的直观印象是空气从下面冲击着 鸟的翅膀，把鸟托在空中。
23
EXIT
19世纪初流体力学环流理论彻底改变了人们的 传统观念。
脱体涡量与机翼环量大小相等方向相反
24
EXIT
足球运动的香蕉球现象可以帮助理解环流理论：
25
EXIT
旋转的球带动空气形成环流，一侧气流加速， 另一侧减速，形成压差力，使足球拐弯，称为 马格努斯效应。
26
EXIT
机翼的特殊形状使它不用旋转就能产生环流，上部 流速加快形成吸力，下部流速减慢形成压力。
27
EXIT
测量和计算表明上部吸力的贡献比下部要大。
30Hale Waihona Puke Baidu
EXIT
高尔夫球和汽车的阻力同尾部漩涡流有关，用 圆柱绕流流场显示和数值模拟可观察尾流图像。
（同济大学）
31
EXIT
机翼升力也与后部的漩涡有关，同样可以用流场显 示技术来观察。
32
EXIT
丰富多彩的流动图案背后隐藏着复杂的力学规 律，有些动物具有巧妙运用这些规律的本领。
33
EXIT
具有高度智慧的人类为了揭开流动奥秘，建立 了流体力学学科。
34
EXIT
地球表面水和空气的运动是气象、水文、水利、 环保、农业、航空、航海、渔业、国防等部门 研究的对象。
35
EXIT
航空、航天、造船、机械、动力、冶金、化工、 石油、建筑等部门设备中的工作介质都是流体， 改进流程，提高效率，需要流体力学知识。
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感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
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80年代经风洞实验系统研究后，进一步改进为 鱼型，阻力系数为0.3。
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后来又出现楔型，阻力系数为0.2。
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90年代以后，科研人员研制开发了气动性能更 优良的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。
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经过近80年的研究和改进，汽车阻力系数从0.8 降至0.137，减少到原来的1/5。
流体力学多媒体电子教案 —— 绪论篇
研制单位：上海交通大学建工与力学学院 出版单位：高等教育出版社
高等教育电子音像出版社
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帮助
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人类的祖先在海洋里生活了40亿年。
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人类在空气里也生活了700万年。
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虽然生活在流体环境中，人们对一些流体运动 却缺乏认识，比如：
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后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远。 这个谜直到20世纪建立流体力学边界层理论后才解开。
光滑的球
表面有凹坑的球
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现在的高尔夫球表面有许多窝，在同样大小和 重量下，飞行距离为光滑球的5倍。
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汽车阻力 汽车发明于19世纪末。
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当时人们认为汽车高速前进时的阻力主要来自 车前部对空气的撞击。
NACA2412翼型在7.4度攻角时的压强分布
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人们之所以不能凭直觉来认识流体运动，是因为
• 空气看不见摸不着 • 水无色透明
肉眼难以观察
• 流动形态变化太快
肉眼无法辨认
用特殊的技术可以让流动图像显现出来：
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高尔夫球和汽车的阻力同尾部漩涡流有关，用 圆柱绕流流场显示和数值模拟可观察尾流图像。
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因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车， 阻力系数CD很大，约0.8。
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实际上，汽车阻力主要取决于后部形成的尾流。
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20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理， 改进了汽车的尾部形状，出现了甲壳虫型，阻 力系数下降至0.6。
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50～60年代又改进为船型，阻力系数为0.45。
1. 高尔夫球 ：表面光滑还是粗糙？ 2. 汽车阻力 ：来自前部还是后部？ 3. 机翼升力 ：来自下部还是上部？
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高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰。
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起初，人们认为表面光滑的球飞行阻力小，因 此当时用皮革制球。
最早的高尔夫球（皮革已龟裂）
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后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远。 这个谜直到20世纪建立流体力学边界层理论后才解开。
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目前在汽车外形设计中，流体力学性能研究已 占主导地位，合理的外形使汽车具有更好的动 力学性能和更低的耗油率。
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机翼升力 人们的直观印象是空气从下面冲击着 鸟的翅膀，把鸟托在空中。
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19世纪初流体力学环流理论彻底改变了人们的 传统观念。
脱体涡量与机翼环量大小相等方向相反
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EXIT
足球运动的香蕉球现象可以帮助理解环流理论：
25
EXIT
旋转的球带动空气形成环流，一侧气流加速， 另一侧减速，形成压差力，使足球拐弯，称为 马格努斯效应。
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EXIT
机翼的特殊形状使它不用旋转就能产生环流，上部 流速加快形成吸力，下部流速减慢形成压力。
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EXIT
测量和计算表明上部吸力的贡献比下部要大。
30Hale Waihona Puke Baidu
EXIT
高尔夫球和汽车的阻力同尾部漩涡流有关，用 圆柱绕流流场显示和数值模拟可观察尾流图像。
（同济大学）
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EXIT
机翼升力也与后部的漩涡有关，同样可以用流场显 示技术来观察。
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丰富多彩的流动图案背后隐藏着复杂的力学规 律，有些动物具有巧妙运用这些规律的本领。
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具有高度智慧的人类为了揭开流动奥秘，建立 了流体力学学科。
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地球表面水和空气的运动是气象、水文、水利、 环保、农业、航空、航海、渔业、国防等部门 研究的对象。
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航空、航天、造船、机械、动力、冶金、化工、 石油、建筑等部门设备中的工作介质都是流体， 改进流程，提高效率，需要流体力学知识。
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