流体力学的研究方法
摘要：科学研究要采用哪种方法来达到预期的效果历来是各个研究人员与学者最关心、探求的问题，本文就流体力学这一学科，探讨关于理论方法、试验方法、数值方法在科学研究当中的优缺点，并在此基础上，探讨数值方法的发展前景。
关键字：流体力学研究方法优缺点数值计算
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，而工程流体力学则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。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。
流体力学的研究对象包括液体和气体，它们统称为流体。流体力学主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状态特征，以及流体和相邻固体界面有相对运动时的相互作用和流动规律。我们在工程流体力学中主要是研究流体中大量分子的宏观平均运动规律，而忽略对其具体分子运动的研究。
目前，解决流体力学问题的方法主要有实验、理论分析和数值方法等三种。
理论分析方法
理论方法是通过对流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，建立控制流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 用数学方程表示这些基本物理规律，最一般的形式是偏微分方程。
基本方程组，包括连续方程、能量方程和动量方程、状态方程、内能公式：
()
()
ρ,T e e ρ,T p p x u x u x u x u x u x u x u μx u λx T k x x u p Dt De ρf ρx u x u μx x u λx x p Dt Du ρu (x t ρk k i
j i j j i k k j j k k j i j j i i k k j j j k k
==??
? ????+??+??=??????? ????+??+??? ????+??? ??????+??-=?+????????? ?
???+????+??? ??????+??-==??+??33221120)ρ 以上方程包含7个标量方程，7个未知量：T e p u j 、、、、ρ等，方程组是封闭的。方程中出现的μλ、等参数均可认为是状态变量的函数，对完全气体，状态方程和内能公式可分别写为T C e RT p V ==,ρ。通常考虑的质量力是重力，此时单位质量力可用重力加速度来表示g f =。
不可压缩流体（动力粘性系数μ为常数）
j i
j j j k k f x u x p Dt Du x u ?+??+??-==??ρμρ220 当密度ρ为常数时，上述连续方程和动量方程共4个标量方程，未知量p u j 、也是4个，形成一个封闭的方程组。也就是说，压强场和速度场只需求解以上方程组即可得到，然后再求解能量方程得到温度
场，流体动力学问题和热力学问题可分开求解，能量方程和连续方程、动量方程不再耦合在一起，使问题得到简化。
欧拉方程（0=μ）
j j
j f x p Dt Du ?+??-=ρρ
大气运动方程： 外力：重力，地球偏转力
热量方程；可压（质量守恒方程和热量方程） RT P S dt dp P RT z T w y T v x T u t
T C z w y v x u t F g u f z
p z w w y w v x w u t w F u f y
p z v w y v v x v u t v F w f v f x
p z u w y u v x u u t u p x xy x ρρρρρρ==-???? ????+??+??+??=???
? ????+??+??+??+-+??-=??+??+??+??+?-??-=??+??+??+??+?-?+??-=??+??+??+??0111
理论分析结果能揭示流动的内在规律，具有普遍适用性，该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，而且其求解过程繁琐、分析范围有限。
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。
发现理论、检验理论都要依靠实验法。其优点有：相对其他两种方法，最真实；
物理现象和测试结果更可靠。缺点包括：实验室实验需要建设实验设备，且设备要求高，设计制造周期长；运行费用高；真实模拟物理问题困难，不是所有环境都能满足实验；观测实验不可重复不可控制；只能得到有限实验数据且测量存在困难等。
数值方法
数值方法是在计算机应用的基础上，采用各种离散化方法（有限差分法、有限元法等），建立各种数值模型，通过计算机进行数值计算和数值实验，得到在时间和空间上许多数字组成的集合体，最终获得定量描述流场的数值解。近二三十年来，这一方法得到很大发展，已形成专门学科——计算流体力学。
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。
下面讨论数值模拟方法的优缺点。首先，实际流动问题一般都是非线性的方程组，自变量多、几何形状和边界条件复杂，很难求的它们的解析解，而数值模拟就有可能找出满足工程设计需要的数值解；其次，通过各种数值试验，可以对工程设计进行优化；再者，数值模拟省钱、省时、省人力，有较多的灵活性，有详细和完整的计算资料；特别是它具有不受物理模型和实验条件限制的优点，很容易模拟那些具有特殊尺寸、高温、有毒、易燃等在实际模拟实验中无法实现的复杂物理问题。
但是，计算机数值模拟也有一定的局限性。第一，它是一种离散近似求解算法，依赖于物理上合理、数学上适合于在计算机上模拟的离散的数学模型。计算结果并不能提供解析表达式，只是给出在有限离散节点上的数值结果，并有一定的计算误差；第二，它不能像物理实验那样，能给出清晰和可观的流动现象；同时数值模拟需要由现场或实验观测提供某些流动参数，数学模型和计算结果必须要由实验验证；第三，程序编辑和资料收集、整理与正确利用，在很大程度上依赖于使用者的经验和技巧；第四，由于某些原因，数值模拟有可能得到的不是真实的物理解；此外，数值模拟常需要配备较高性能的计算机软件、硬件设备。
三种方法各有优缺点，我们应取长补短，互为补充。流体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。
接下来，我们来探讨关于数值解法的近况与发展前景。
在上述内容中，我们已经知道，任何流体运动的动力学特征都是由质量守恒、动量守恒和能量守恒定律所确定的，这些基本定律可以由流体流动的控制方程组来描述。利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的控制方程，揭示流体运动的物理规律，研究流体运动的时空物理特征，这样的学科称为计算流体力学。
计算流体力学的其基本思路是：由流体力学基本物理定律出发，确定控制流动的基本方程组（质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程）；然后通过网格节点上数值离散，把原来在时间域和空间域上的连续流动量，如速度场、密度场、压力场和温度场，用有限的离散节点上的变量集合来代替；通过一定的数值处理原则和计算方法，建立离散节点上变量之间所满足的代数方程组，并数值求解这些代数方程组，获得连续流动量在这些节点上的近似值；得到各种复杂流动问题的流动量的分布，以及它们随时间和空间的变化规律；并结合计算机辅助设计，对各种科学问题、工程应用和生产实践进行预报和优化设计。
各种复杂流动数值模拟全过程可以按下图所示流程进行：
?????
?→??????→??????→??????→??????→??????→??????→??????应用工程结果检验分析数值计算上机程序编制方法离散模型数学问题物理 计算流体力学是一门由多领域交叉而形成的一门应用基础学科，它涉及流体力学理论、计算机技术、偏微分方程的数学理论、数值方法等学科。一般认为计算流体力学是从20世纪60年代中后期逐步发展起来的，大致经历了四个发展阶段：无粘性线性、无粘性非线性、 雷诺平均的N —s 方程以及完全的N —s 方程。随着计算机技术、网络技术、计算方法和后处理技术的迅速发展，利用计算流体力学解决流动问题的能力越来越高，现在许多复杂的流动问题可以通过数值计算手段进行分析并给出相应的结果。
经过40年来的发展，计算流体力学己经成为一种有力的数值实
验与设计手段，在许多工业领域如航天航空、汽车、船舶等部门解决了大量的工程设计实际问题，其中在航天航空领域所取得的成绩尤为
显著。现在人们已经可以利用计算流体力学方法来设计飞机的外形，确定其气动载荷，从而有效地提高了设计效率，减少了风洞试验次数，大大地降低了设计成本。此外，计算流体力学己经大量应用于大气、生态环境、车辆工程、船舶工程、传热以及工业中的化学反应等各个领域，显示了计算流体力学强大的生命力。随着计算机技术的发展和所需要解决的工程问题的复杂性的增加，计算流体力学己经发展成为以数值手段求解流体力学物理模型、分析其流动机理为主线，包括计算机技术、计算方法、网格技术和可视化后处理技术等多种技术的综合体。
目前计算流体力学主要向二个方向发展：一方面是研究流动非定常稳定性以及湍流流动机理，开展高精度、高分辩率的计算方法和并行算法等的流动机理与算法研究；另一方面是将计算流体力学直接应用于模拟各种实际流动，解决工业生产中的各种问题。
现如今，在求解该类问题时，我们可以首选计算流体力学的通用商业软件，这些软件最早出现于上世纪八十年代初，目前已经在工业和研究领域发挥积极的作用。这些软件的使用减少了计算流体力学研究和开发人员的工作量，降低了其对计算机知识的要求，从而使研究者可以把精力集中在对计算流体力学本质问题的研究和技术开发上。计算流体力学软件一般包括三个主要部份：前处理模块、解算模块和后处理模块。现在世界上有数十种计算流体力学商业软件，各种软件的应用范围各不相同，它们又有通用软件和专用软件之分，而且各种软牛都在不断地发展变化中。
可以看出，计算流体力学，数值模拟是从生产实践和工程应用需要中产生和形成的，又在广泛的生产实践和工程应用中得到发展。它具有和强的理论性，又具有广泛的应用性，它不仅推动了流体力学理论发展，同时也是流体力学工程应用中的强大而有力的工具。事实上，目前数值模拟已经在科学研究、工程应用和生产实践，甚至人们日常生活中都得到了非常广泛的应用。应用范围遍及力学、物理学各个领域（从高速流动到低速流动，从宏观到微观，从一般流动到化学反应流动、多想流动和湍流），甚至在化学、生物学、大气、天文和海洋学以及其他相关学科中也常常应用计算机数值模拟。
总而言之，我们单单从犹如雨后春笋班发展的数值模拟计算软件就可以看出，数值模拟必将在力学研究和工程应用以及其所涉及到的各个行业中显示出了越来越强大的生命力和不可替代的作用。
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）
国内外流体力学研究机构 2008-05-08 09:08:34|分类：C FD |标签：|字号大中小订阅 1.北京航空航天大学流体力学研究所 http://www.bu https://www.doczj.com/doc/e210116053.html,/dept5/stress.htm 包括国家计算流体力学重点实验室（由李椿萱院士和张函信院士主持）和流体力学开放实验室 2. 美国布朗大学流体机械研究中心 http://www.cfm.b https://www.doczj.com/doc/e210116053.html, 了解流体机械的诸多方面 3.美国ssesco公司CFD技术服务中心 https://www.doczj.com/doc/e210116053.html,/files/cfd_main.html 美国一个著名的计算流体服务机构，解决C FD计算和工程问题的专家 4.英国Cra nfield大学CFD研究中心 http://www.cra https://www.doczj.com/doc/e210116053.html,/sme/cfd/ 主要介绍C FD的在各个领域的应用。 5.欧洲流体湍流及燃烧研究协会（Europe an Research C ommunity On Flow, Turbulence And Combustion ） http://lmfwww.epfl.ch/lmf/ERC OFTAC/ 领导管理欧洲的流体，湍流及燃烧方面的科研教育和工业的联合组织。 6.美国国家航空和宇宙航行局 http://www.nasa.go v/ NASA的各项动态和进展，信息很多。 7. 加拿大计算流体力学学会(The CFD Society of Can ada ) http://www.cfdsc.ca/english/index.html 介绍计算流体力学的进展和应用 8. CFD免费软件下载中心(CFD codes list - free softwa re) http://www.cfdsc.ca/english/index.html CFD免费软件下载(ft p) 9. 美国普林斯顿大学空气动力学实验室(the Princeton Gas Dyn amics Lab ) http://www.p https://www.doczj.com/doc/e210116053.html,/~gasd yn/index.ht ml 进行流体力学的前沿研究 10. 澳大利亚Monash 大学湍流研究所(The Turbulence Research Laborato ry at Monash Uni versity ) https://www.doczj.com/doc/e210116053.html,.au/~julio/TRL/ 进行湍流的理论和实验研究及应用 11. 美国Syracuse 大学超音速中心(S yracuse University cente r for h ype rsonics)
流体力学的发展和现状 作为物理的一部分，流体力学在很早以前就得到发展。在19世纪，流体力学沿着两个方面发展，一方面，将流体视为无粘性的，有一大批有名的力学数学家从事理论研究，对数学物理方法和复变函数的发展，起了相当重要的作用; 另一方面，由于灌溉、给排水、造船，及各种工业中管道流体输运的需要，使得工程流体力学，特别是水力学得到高度发展。将二者统一起来的关键是本世纪初边界层理论的提出，其中心思想是在大部分区域，因流体粘性起的作用很小，流体确实可以看成是无粘的。这样，很多理想流体力学理论就有了应用的地方。但在邻近物体表面附近的一薄层中，粘性起着重要的作用而不能忽略。边界层理论则提供了一个将这两个区域结合起来的理论框架。边界层这样一个现在看来是显而易见的现象，是德国的普朗特在水槽中直接观察到的。这虽也是很多人可以观察到的，却未引起重视，普朗特的重大贡献就在于他提出了处理这种把两个物理机制不同的区域结合起来的理论方法。这一理论提出后，在经过约10年的时间，奠定了近代流体力学的基础。 流体力学又是很多工业的基础。最突出的例子是航空航天工业。可以毫不夸大地说，没有流体力学的发展，就没有今天的航空航天技术。当然，航空航天工业的需要，也是流体力学，特别是空气动力学发展的最重要的推动力。就以亚音速的民航机为例，如果坐在一架波音747飞机上，想一下这种有400多人坐在其中，总重量超过300吨，总的长宽有大半个足球场大的飞机，竟是由比鸿毛还轻的空气支托着，这是任何人都不能不惊叹流体力学的成就。更不用说今后会将出现更大、飞行速度更快的飞机。 同样，也不可能想象，没有流体力学的发展，能设计制造排水量超过50万吨的船舶，能建造长江三峡水利工程这种超大规模工程，能设计90万kW汽轮机组，能建造每台价值超过10亿美元的海上采油平台，能进行气候的中长期预报，等等。甚至天文上观测到的一些宇宙现象，如星系螺旋结构形成的机理，也通过流体力学中形成的理论得到了解释。近年来从流体力学的角度对鱼类游动原理的研究，发现了采用只是摆动尾部（指身体大部不动）来产生推进力的鱼类，最好的尾型应该是细长的月牙型。这正是经过几亿年进化而形成的鲨鱼和鲸鱼的尾型，而这些鱼类的游动能力在鱼类中是最好的。这就为生物学进化方面提供了说明，引起了生物学家的很大兴趣。 所以很明显，流体力学研究，既对整个科学的发展起了重要的作用，又对很多与国计民生有关的工业和工程，起着不可缺少的作用。它既有基础学科的性质，又有很强的应用性，是工程科学或技术科学的重要组成部分。今后流体力学的发展仍应二者并重。 本世纪的流体力学取得多方面的重大进展，特别是在本世纪下半叶，由于实验测试技术、数值计算手段和分析方法上的进步，在多种非线性流动以及力学和其他物理、化学效应相耦合的流动等方面呈现了丰富多采的发展态势。 在实验方面，已经建立了适合于研究不同马赫数、雷诺数范围典型流动的风洞、激波管、弹道靶以及水槽、水洞、转盘等实验设备，发展了热线技术、激光技术、超声技术和速度、温度、浓度及涡度的测量技术，流动显示和数字化技术的迅猛发展使得大量数据采集、处理和分析成为可能，为提供新现象和验证新理论创造了条件。 流体力学是在人类同自然界作斗争，在长期的生产实践中，逐步发展起来的。早在几千年前，劳动人民为了生存，修水利，除水害，在治河防洪，农田灌溉，河道航运，水能利用等方面总结了丰富的经验。我国秦代李冰父子根据“深淘滩，低作堰”的工程经验，修建设计的四川都江堰工程具有相当高的科学水平，反映出当时人们对明渠流和堰流的认识已经达
自然环境和工程装置中的流动常常是湍流流动，模拟任何实际过程首先遇到的就是湍流问题，而湍流问题本身又是流体力学理论上的难题。 对湍流最根本的模拟方法是在湍流尺度的网格尺寸内求解瞬态的三维N-S 方程的全模拟方法，此时无需引进任何模型。然而由于计算方法及计算机运算水平的限制，该种方法不易实现。另一种要求稍低的方法是亚网格尺寸度模拟即大涡模拟（LES ），也是由N-S 方程出发，其网格尺寸比湍流尺度大，可以模拟湍流发展过程的一些细节，但由于计算量仍然很大，只能模拟一些简单的情况，直接应用于实际的工程问题也存在很多问值题[1]。目前数模拟主要有三种方法：1.平均N-S 方程的求解，2.大涡模拟（LES ），3.直接数值模拟（DNS ），而模拟的前提是建立合适的湍流模型。 2、基本湍流模型 常用的湍流模型有： 零方程模型：C-S 模型，由Cebeci-Smith 给出；B-L 模型，由Baldwin-Lomax 给出。一方程模型：来源由两种，一种从经验和量纲分析出发，针对简单流动逐步发展起来，如Spalart-Allmaras(S-A)模型；另一种由二方程模型简化而来，如Baldwin-Barth(B-B)模型。二方程模型：应用比较广泛的两方程模型有Jones 与Launder 提出的标准k-e 模型，以及k-omega 模型。 2.1 零方程模型 上世纪30年代发展的一系列湍流的半经验理论，如Prandtl 的混合长度理论、Taylor 的涡量输运理论、von Karman 的相似性理论等，本质上即是零方程湍流模型。零方程模型直接建立雷诺应力与平均速度之间的代数关系，由于不涉及代数关系故称为另方程模型： ''m u u v y ρρε?-=? 其中m ε称为涡粘系数，他与分子的运动粘性系数ν有相同的量级。对于一般的三维的情况，上式可写为： '' 223 i j m ij ij u v S K ρεδ-=- K 为单位质量的湍流脉动动能。为了发展上述方法，需要建立m ε与平均速度之间的关系。1925年，普朗特沿这一方向做了重要工作，提出可混合长度理论，混合长度理论认为，存在这样的长度l ,在此长度内流体质点运动是自由的（不与
流体力学的研究方法 摘要：首先结合参考文献介绍了流体力学的一般研究方法（实验、理论分析和数值）。并从宏观上说明了思维方式对流体力学研究的重要性。最后结合其它学科的发展趋势提出了 自己的一种不成熟新的流体力学研究方法（统计分析法）。 关键词：理论分析方法实验方法数值方法基础研究哲学思想实践统计学流体子概率 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。 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。 流体力学的研究对象包括液体和气体，它们统称为流体。流体力学主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状态特征，以及流体和相邻固体界面有相对运动时的相互作用和流动规律。我们在工程流体力学中主要是研究流体中大量分子的宏观平均运动规律，而忽略对其具体分子运动的研究。 目前，解决流体力学问题的方法有实验、理论分析和数值方法等三种。 理论分析方法 理论分析的一般过程是：建立力学模型，用物理学基本定律推导
流体力学数学方程，用数学方法求解方程，检验和解释求解结果。理 论分析结果能揭示流动的内在规律，具有普遍适用性，但分析范围有 限。 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。 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。 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。 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
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。 著名物理学家和艺术家列奥纳德达芬奇（Leonardo.da.Vinci,1452－1519）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）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）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
万方数据 万方数据 流体力学在工程建设中的应用 作者：李建强 作者单位：华东交通大学土木建筑学院, 刊名： 华东交通大学学报 英文刊名： JOURNAL OF EAST CHINA JIAOTONG UNIVERSITY 年，卷(期)： 2001，18(3) 被引用次数： 2次 参考文献(3条) 1.屠大燕流体力学与流体机械 1996 2.张也影流体力学 3.周谟仁流体力学泵与风机 1994 相似文献(10条) 1.学位论文刘芸港口集装箱物流的流体力学模拟 2005 由于集装箱在运输过程中的优势以及适箱货物的不断增多，集装箱港口的发展在地区经济中占有越来越重要的地位，为了取得更大的经济效益各个 港口展开了货源之争，要使港口更具有吸引力，其必须有良好的服务、效率才能使得港口在巨大的竞争中占有一定的优势。 目前，关于港口集装箱物流的研究仅限于管理科学等所谓“软科
学”方面的研究。这些研究往往首先假设其不变的流动方式，然后在此基础上进行 管理方法上的优化。上述研究方法忽视了集装箱物流本身所具有的自然流动属性，因而不能反映出集装箱最佳的物流状态。 本文认为，物流现象具有自然界中物质运动的内在规律，且其中一些未知的状态及属性应该能够通过对比自然流体而做出诠释。注意到港口集装箱 物流与流体的相似性，本文提出了采用经典流体力学原理模拟、研究港口集装箱物流的想法。 本文首先建立了港口集装箱物流与流体力学概念体系的比照关系，再运用流体力学的质量守恒、动量定理等原理，针对港区道路中的集装箱车流进 行了分析，对集装箱车流在港区道路中呈现的不同流态进行了判别，最后导出港内道路保持最大通行能力且不造成堵塞的最优长度表达式。本文在推导 过程中采用了稠密车流线性化密度分布的假设，并在此基础上利用几何原理解决了时空积分的困难。 港内道路长度计算公式的导出为港口道路设计提供了理论上计算依据。本文通过对上述公式的分析，讨论了如何根据最大车流量及其预计的持续时 间规划港区道路长度、如何在既有港区道路现状下控制车流峰值延时及限速、如何根据堆场的装卸效率设置集装箱闸口数量及位
牛顿流体力学的研究内容 和研究方法 一.非牛顿流体力学的研究内容 1.非牛顿流体流体力学的形成 1867年.麦克斯韦提出线性粘弹性模型标志着非牛顿流体力学开始研究； 1950年.奥尔德罗伊德提出建立非牛顿流体本构方程基本原理，把线性粘弹性理论推广到非线性范围；
此后，W.诺尔、.埃里克森、.里夫林、C.特鲁斯德尔等人对非线性粘弹性理论的发展也做出贡献； 1976年K.沃尔特斯等人创办国际性专业刊物《非牛顿流体力学杂志》； 20世纪70年代后期，非牛顿流体力学、聚合物加工、流变技术等非牛顿流体力学的专着相继出版。至此，标志着流体力学已发展成为一个独立的学科》体力学的研究内容 2.研究内容 非牛顿流体力学是流体力学的一个
重要分支，主要非牛顿的流变规律；研究内容主要包括非牛顿流体流变参数的测定方法、非牛顿流体的本构方程以及非牛顿流体在复杂流场中的流变规律等内容。在石油工程领域，钻井液和完井液的循环过程，油井采出液在泵或井筒内的流动过程，聚合物驱油的微观机理，压裂液和驱替液的注入过程，以及油田采出液的集输和处理等工艺流程都涉及非牛顿流体流动问题，这就要求从事石油工程技术的科学工作者必须将具备非牛顿流体力学方面的只是，以便在石油工程的建设和管理中更好地发挥作用。
二、非流体力学的研究方法 1.实验方法 实验方法的步骤： （1）运用相似理论，针对具体的研究对象确定相似准数和相似准则；（2）依据模型律来设计和制造模型，确定测量参数，选择相应仪器仪表，建立实验装置； （3）制定实验方案并进行实验，观察流动现象，测量流动参数； （4）运用量纲分析等方法整理和分析实验数据，与其他方法或着作所得的结果进行比较，从中总结出流动规律。 实验研究的优点：能够直接解决工
国内外流体力学研究机构 分类：标签：字号大中小订阅 .北京航空航天大学流体力学研究所 包括国家计算流体力学重点实验室（由李椿萱院士和张函信院士主持）和流体力学开放实验室 . 美国布朗大学流体机械研究中心 了解流体机械的诸多方面 .美国公司技术服务中心 美国一个著名的计算流体服务机构，解决计算和工程问题的专家 .英国大学研究中心 主要介绍的在各个领域的应用。 .欧洲流体湍流及燃烧研究协会（, ） 领导管理欧洲的流体，湍流及燃烧方面的科研教育和工业的联合组织。 .美国国家航空和宇宙航行局 的各项动态和进展，信息很多。 . 加拿大计算流体力学学会( ) 介绍计算流体力学的进展和应用 . 免费软件下载中心( ) 免费软件下载() . 美国普林斯顿大学空气动力学实验室( ) 进行流体力学的前沿研究 . 澳大利亚大学湍流研究所( ) 进行湍流的理论和实验研究及应用 . 美国大学超音速中心( )
介绍超音速材料,实验测量及超音速的计算 . 美国流体动力学研究中心( () ) 流体力学研究中心 . 美国大学流体力学研究实验中心（教授领导）( ) 主要研究涡,湍流和分离流动及其应用 . 荷兰科技大学流体力学实验室( ) 流体力学和热传导的科研和教育机构,主要研究涡,湍流及空气动力学 . 美国公司() 研究流体力学,热力学,自动控制和测量设备的工业公司研究领域包括,实验,理论及流体机械设备 .瑞士机械及机械处理工程能源系统试验室( , , ) 内容：研究建筑物内的空气流动，燃烧，能源和环境问题。 .瑞士机械及机械处理工程涡轮机械试验室( , , ) 提供研究及人员信息的摘要。 .瑞士机械工程压力机械及流体力学实验室(, , ) 介绍流体力学实验室()在方面的工作。 .瑞士机械及机械处理工程实验室( , ) 流体力学,能源系统，燃烧，涡轮机械等。 .英国大学航空学院计算中心, , 算法研究，类牛顿方法，加速收敛，跨音速激波控制，高超音速加热，激波边界层干扰，湍流模型，超音速涡流等。 提供,超级计算机或高性能机的计算软件 .美国航空软件开发公司( )
谈流体力学的研究内容及发展简史 流体力学是力学的一个独立分支，是一门研究流体的平衡和流体机 械运动规律及其实际应用的技术科学，在许多工业部门中都有着广泛应 用，航空工业中飞机的制造离不开空气动力学；造船工业部门要用到水 动力学，与土建类各专业有着更加密切的关系，了解流体动力学的研究 内容及发展简史对学习流体力学知识具有的一定的引导作用，为以后的 学习铺设台阶，引起学习的兴趣。 流体力学的研究内容 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。 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。 在流体力学中为简化计算，对流体模型做出了假设：质量守恒;动量 守恒;能量守恒。 在流体力学中常会假设流体是不可压缩流体，也就是流体的密 度为一定值。液体可以算是不可压缩流体，气体则不是。有时也会 假设流体的黏度为零，此时流体即为非粘性流体。气体常常可视为 非粘性流体。若流体黏度不为零，而且流体被容器包围（如管子）， 则在边界处流体的速度为零。 流体的主要物理性质： 1、流体：只能承受压力，一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。液体 有一定的体积，存在一个自由液面；气体能充满任意形状的容器，无一 定的体积，不存在自由液面。 2、流体的连续介质模型 微观：流体是由大量做无规则运动的分子组成的，分子之间存在空隙，但在标准状况下，1cm3液体中含有3.3×1022个左右的分子，相邻分子间的距离约为3.1×10-8cm。1cm3气体中含有2.7×1019个左右的分子，相邻分子间的距离约为3.2×10-7cm。 宏观：考虑宏观特性，在流动空间和时间上所采用的一切特征尺度和特征时间都
工程流体力学三级项目报告multinuclear program design Experiment Report 项目名称： 班级： 姓名： 指导教师： 日期：
摘要 简要介绍了流体力学在生活中的应用，涉及到体育，工业，生活小窍门等。讨论了一些流体力学原理。许许多多的现象都与流体力学有关。为什么洗衣机老翻衣兜？倒啤酒要注意什么诀窍？高尔夫球为什么是麻脸的？本文将就以上三个问题讨论流体力学中一些简单的原理，如伯努力定律，雷诺数，边界层分离等，展现流体力学的广泛应用，证明流体力学妙趣横生。 关键字：伯努利定律;层流;湍流;空气阻力;雷诺数;高尔夫球
前言 也许，到现在你都有点不会相信，其实我们生活在一个流体的世界里。观察生活时我们总可以发现。生活离不开流体，尤其是在社会高速发展的今天。鹰击长空，鱼翔浅底；汽车飞奔，乒乓极旋，许许多多的现象都与流体力学有关。为什么洗衣机老翻衣兜？倒啤酒要注意什么诀窍？高尔夫球为什么是麻脸的？本文将就以上三个问题讨论流体力学中一些简单的原理，如伯努力定律，雷诺数，边界层分离等，展现流体力学的广泛应用，证明流体力学妙趣横生。生活中的很多事物都在经意或不经意中巧妙地掌握和运用了流体力学的原理，让其行动变得更灵活快捷。
一、麻脸的高尔夫球（用雷诺数定量解释） 不知道大家有没有发现，高尔夫球的表面做成有凹点的粗糙表面，而不是平滑光趟的表面，就是利用粗糙度使层流转变为紊流的临界雷诺数减小，使流动变为紊流，以减小阻力的实际应用例子。最初，高尔夫球表面是做成光滑的，如图1—1，后来发现表面破损的旧球 图1-1光滑面1-2粗糙面 反而打的更远。原来是临界Re数不同的结果。光滑的球由于这种边界层分离得早，形成的前后压差阻力就很大，所以高尔夫球在由皮革改用塑胶后飞行距离便大大缩短了，因此人们不得不把高尔夫球做成麻脸的，即表面布满了圆形的小坑。麻脸的高尔夫球有小坑，飞行时小坑附近产生了一些小漩涡，由于这些小漩涡的吸力，高尔夫球附近的流体分子被漩涡吸引，
流体力学导论的小论文 生 活 中 伯 努 利 方 程 的 应 用
生活中伯努利方程的应用 一、现象描述： 生活中有关流体力学方面有趣的事情，还是比较多的，尤其是伯努利方程的应用。如果留心的话，我们会经常发现：在宿舍阳台处的门外有风的前提下，宿舍里的门（在不锁的前提下）会随着阳台处的门的打开，而自动打开，至于什么原因造成此现象，我们可以从流体力学角度思考。 此图描绘的就是上面所阐述的情况（由于在word里不太好画，所以采取了手绘和手机拍摄的操作），左边表示的均是宿舍阳台处的门，右边均是宿舍外出的门。图中上面的两个门的情况是，“阳台门”是处于锁着的状态（阳台外有空气流动），“外出门”是处于关着的状态，但没锁；下面的两个门描述的情况是，当“阳台门”打开时，“外出门”会自动打开。 二、现象中所蕴含的流体力学问题： 这里面所蕴含的流体力学问题，就是伯努利方程的应用，假设流体是无粘不可压缩的理想流体，由“外出门”的内侧到外侧间建立的伯努利方程式如下：
22001122u p u p gz gz ρρ ++=++ 其中，0u ：空气流动的速度，0p ：大气压，ρ：流体密度 1u ： “外出门”外的速度，且10u = ，1p ：“外出门”外的压强 且两个门皆处于同一水平线上，所以伯努利方程简化为 20012u p p ρρ += 从式子中，可看出201002u p p ρ-= >，即10p p >，所以“外出门”可以自动打开。 具体的图表示如下： 三、这一问题的解决方案： 1. 可以在门缝处贴上“贴垫”，如下图所示：
据了解，这个方法确实不错，我试验过，如果做得好的话，即使人拉，也要费些力气。 2. 给门安装上弹簧，借助弹簧的力，抵消掉10p p p =- 的作用，使门不至于在 风的作用下，总是自动打开。 四、小结： 生活中有趣的事情不仅仅是这些儿，还有很多，只要你善于观察，流体力学 将会布满于整个世界。试问，流体力学上哪一个伟大的发明和重要理论的产生，不是起源于现实生活中呢？如果牛顿碰不到苹果掉下这一情况，或是苹果不是掉在牛顿头上，那么今天很有可能就没有“万有引力”之说。 通过写这篇小论文，我还是很有收获的，至少学会了要多注意观察身边的事物，多留心生活中有趣的现象，以及应根据现象，认真思考其中所蕴含的原理所在，进而增长和巩固知识。
流体力学原理在煤矿通风系统分析与风机选择中的应用 院系 专业 班级 姓名 学号 指导教师
流体力学原理在煤矿通风系统分析与风机选择中的应用 摘要矿井的通风就是流体在井下巷道中的流动，通过应用流体力学原理同时结合煤矿井下的环境。针对各巷道的特点对局部阻力成因进行分析，对各种参数进行计算，用科学的方式选择合理的通风方式和通风设备，同时得出解决井下通风过程中出现的一系列的问题的方法。 关键词流体力学参数计算通风设备涡漩 由于煤矿井下在生产的过程中会产生有毒、有害、有爆炸性的气体、粉尘等物质，但为了保证工作场所人员的安全、健康的工作《煤矿安全规程》规定这些气体、粉尘不得超过规定值。基于此就需要对井下各工作地点创造良好的通风环境，保证有足够的新鲜空气，使气温适宜。煤矿井下巷道风流运动过程中。由于巷道两帮条件的变化。均匀流在局部地区受到局部阻力物（如巷道断面突然变化、风流分叉与交汇、巷道转弯等）的影响而破坏，引起风流流速的大小、方向或分布的变化，产生涡漩等．造成风流的能量损失，同时又有可能引起瓦斯等有害气体的积聚，从而给安全带来隐患。为了解决这些问题就需要对矿井的通风过程中的一些参数进行计算选择合理的通风方式和通风设备就显得尤为重要。矿井局部通风机是煤矿采掘中不可缺少的通风安全设备，其性能特性的优劣直接与煤矿生产安全紧密相关。从流体力学原理出发．以风机为例，给出合理选择风机的科学依据和方法，这对实现节能、安全、高效生产具有积极意义。 1 煤矿井下风流流动状态 风流在同一巷道中，因流速的不同，形成质不同的流动状态。通过实验表明，流体在直巷内流动时，在一般情况下，当Re < 2000-3000流体状态为层流,当Re > 4000时流动状态为紊流，在Re = 2000-4000的区域内时，流动状态可能能是层流．也可能是紊流。随着巷道的粗糙程度，风流根据进入巷道的情况等外部条件而定。而层流流动时，只存在南黏性引起的各流层间的滑动摩擦力；紊流流动时，则有大小不同的涡体动荡于各流层之间，除了黏性阻力外，还存在由于质点掺混、互相碰撞所造成的惯性阻力。 巷道风流流态与巷道平均风速、断面及巷道周界长有关，具体表示为： 根据此公式可以计算出风流在巷道中的流动状态。 2 巷道通风阻力流体力学原理 2.1局部阻力的分析
流体力学中的四大研究方法 多年前，我看过一篇杨振宁老先生谈学习和研究方法的文章，记忆深刻。很多人可能都知道，杨老先生大学毕业于西南联大，他总结我们中国学习自然科学的研究方法，主要是“演绎法”，往往直接从牛顿三大定律，热力学定律等基础出发，然后推演出一些结果。然而，对于这些定律如何产生的研究和了解不多，也就不容易产生有重大意义的原创性成果。他到美国学习后发现，世界著名物理学大学费米、泰勒等是从实际试验的结果中，运用归纳的原理，采用的是“归纳法”。这两种方法对杨老先生的研究工作，产生了很大的影响。 除了这两种基本研究方法外，还有很多方法，如量纲分析法、图解法、单一变量研究法、数值模拟法等。每个学科可能都有一些各自独特的研究方法。我是流体力学专业出身，就以流体力学为例。通常，开展流体力学的工作主要有4种研究方法：现场观测法、实验模拟法、理论分析法和数值计算法四个方面。 现场观测法 从流体力学的学科历史来看，流体力学始于人们对各种流动现象的观测。面对奔腾的河流，孔子发出了:“逝者如斯夫,不舍昼夜”的感叹，古希腊哲学家赫拉克利特说“人不能两次踏进同一条河流”。阿基米德在澡盆中，看到溢出的水，提出了流体静力学的一个重要原理——阿基米德原理。丹尼尔·伯努利通过观察发现流速与静压关系的伯努利原理。在流体力学史上还有很多这样的例子，发现自然界的各种流动现象，通过各种仪器进行观察，从而总结出流体运动的规律，再反过来预测流动现象的演变。但此方法有明显的局限性，最主要的体现在两个方面，一是一些流动现象受特定条件的影响，有时不能完成重复发生；二是成本比较大，需要花费大量的人财物。 实验模拟法 为了克服现场观测的缺点，人们制造了多种实验装置和设备，建立了多个专项和综合实验室。实验基本上能可控、重复流动现象，可以让人们仔细、反复地观测物理现象，直接测量相关物理量，从而揭示流动机理、发现流动规律，建立物理模型和理论，同时还能检验理论的正确性。 流体力学史上很多重要的发现都是通过实验发现或证实的，比如意大利物理学家伽俐略利用实验演示了在空气中物体运动所受到的阻力；托里拆利通过大气
非牛顿流体力学研究进展 摘要 对非牛顿流体流变学特性的正确理解程度直接影响我们对非牛顿流体本质特性的理解，所以研究非牛顿流体的流变学特性有助于人类更好的驾驭非牛顿流体，对建立非牛顿流体的本构方程、从数学上描绘非牛顿流体具有重要的意义。近来,国内外学者从非牛顿流体不同的应用范围对非牛顿流体的流变特性开展了大量的研究。比如对聚合物和表面活性剂溶液流变特性的研究、对食品生产辅助材料流变特性的研究、以及对聚合物溶液和石油等流变特性的研究等。 关键词：非牛顿流体；本构方程；流变特性
前言 非牛顿流体是不服从粘度的牛顿定律的流体。非牛顿流体力学是研究非牛顿流体的本构方程，材料参数（函数）的测量和非牛顿流体的流动等的学科。在国内由于国民经济的急需,非牛顿流体力学日益受到科技界的重视，不少单位从应用的角度出发进行了这方面的研究工作。 1978年全国力学规划认为非牛顿流体力学是必须重视和加强力量的薄弱领域，此后非牛顿流体力学有了很大的发展。1979年后在北京、成都、青岛等地举办了多次讲习班。许多国外非牛顿流体力学家、流变学家访问了中国并举办了讲座。1982年4月召开的第2届全国多相流体力学、非牛顿流体力学和物理一化学流体力学学术会议，同第l届会议相比,非牛顿流体力学方面的研究进展显著。1983年10月第2届亚洲流体力学会议上，中国宣读了8篇非牛顿流体力学方面的论文。1985年11月在长沙召开的第3届全国流体力学会议和第1届全国流变学会议上，宣读了非牛顿流体力学论文几十篇。目前在北京、上海、成都等地正逐渐形成非牛顿流体力学研究和教学的基地。
非牛顿流体力学研究进展 自然界最常见的流体以空气和水为代表,通常被认为是牛顿流体,它们的主要特征是切应力和切应变率之间的关系服从牛顿内摩擦定律,在流体力学的发展史上,经典流体力学的研究对象主要局限在牛顿流体的范畴,迄今为止已经形成了比较完整的理论体系。应该指出的是,在自然界和工程技术界,还存在一系列形形色色的非牛顿流体,比如油漆、蜂蜜、牙膏、泥浆、煤水浆、沥青和火山熔岩等,它们往往具有与牛顿流体不同的本构方程和流动特性。此外,随着科学技术的发展,某些原本被认为是牛顿流体的介质在精细的观测或特殊的情况下也被发现存在非牛顿流体的特性。 以血液在毛细管中的流动为例,Poiesulell于19世纪初的研究结果认为它具有牛顿流的特征；1942年CoPIey的测量却表明它存在剪切稀化的非牛顿流特性；1972年Huang等人的进一步实验测定了血液的迟滞环和应力衰减特性,定量给出了描述血液触变性的曲线。再比如,在水锤这一类瞬变运动中,由于特征时间非常短,水也会在瞬间呈现出弹性等非牛顿流体才可能存在的特征。在微流动中,当特征尺度非常小时,水分子旋转效应对流动的影响也会使水呈现出微极性流体所具有的非牛顿流特征。 当前,国际上非牛顿流体力学中重要的研究领域有以下几个方面。 (一)本构方程 本构方程最好用张量形式写出,它不但能满足对坐标系具不变性的原则,而且形式简练。对于不可压和各向同性的流体,其应力张量S可写成:S=pI十T,` 式中p为标量,I为单位张量,T为偏应力张量。非牛顿流体力学与牛顿流体力学不同,由于它不能用一种本构方程来适用各种流动情况,所以发展了各式各样的本构方程。 （1）广义牛顿流体这种流体没有弹性,但其粘度是剪切速率的函数,其本构方程如下: T=η（Ⅱ）A， 其中A为里夫林一埃里克森张量(应变率张量的两倍)；Ⅱ一1/2trA2,为A的第二个不变量；η（Ⅱ）为各种粘度函数。 (2)具有屈服应力的流体石油工业中的钻井泥浆和牙膏等物质具有一屈服应力τy。当剪应力低于τy时,流体静止；当剪应力超过τy时,流体流动。此种流体也称为粘塑性流体。 (3)触变性流体当施加剪切速率γ0于凝胶漆等物质时,剪切应力达到τ0。当γ0保持
高等流体力学 1．3．3Method in Fluid Mechanics General 一：Experiments and Observation https://www.doczj.com/doc/e210116053.html,b Experiments(Scaling experiments)，实验本人不信，别人相信，而计算自己相信， 别人不相信。 2.Field Experiments 3.Field Observation Objects: 1) Finding New Phenomena 2) Verifying New Hypothesis, Theories and Results Steps: 1) Fixing programs(Objectives, Aims, Goals, Procedure, Time table) 2) Preparing Set-ups and Instruments(Equipments): LDV=Laser Doppler Velocimeter, PIV=Particle Image Velocimeter 3) Recording Data 4) Processing Data (发展方向，用不完全数据获取信息，新技术：4－D Assimilation 四维同化) 5) Analyzing Results Key points of Experimental work 1. Making clear objectives and limitations 交通流的时间序列问题 2. Having exactness and exclusiveness 3. Having simplicity and practicability 4. Having reproducibility and Rebustness 5. Noticing ordinary and unparticular, extraordinary results 二：Chance Finding Necessary conditions for grasping chances 1.Foundation of knowledge 2.Fast response to extraordinary phenomena 3.Diverge thinking Key points 1.Having Imagination, Bold practice 2.Looking highly upon academic facts, Trying to find truth and making practice 3.Trying to verifying the hypothesis carefully 4.Disregarding errors or mistakes in time and following truth 5.Summarizing results in time 三：Imagination/Imaging Imagination=creatively thinking Creation ability=Amount of knowledge ×Divergent thinking Origins of Imagination 1.Stimulation of difficulties 2.Encourage of curiosity 3.Thinking unceasingly 4.Inspiration of discussion 四：Reasoning methodically Classification of Reasoning
黑龙江工业学院结课论文 《流体力学》 姓名：邢海滨 学号：07071101009 年级：11级安全技术管理 学科专业：安全技术管理专业 二级院系：资源工程系 日期：2013.11.20
2013-2014年第一学期《流体力学》科目考查卷 专业：安全技术管理班级：任课教师：王丽敏 姓名：邢海滨学号：07071101009 成绩： 浅谈流体力学 摘要：流体力学是力学一个独立的分支，是一门研究流体（液体和气体）的平衡和力学运动规律及其应用的科学。它所研究的基本规律包括两大部分：一是流体平衡的规律，即流体静力学；二是流体运动的规律，即流体动力学。流体力学的这些特点使它与实际应用产生了很大的关联，因此具有极大的研究价值。既然如此，我们就要了解流体力学的研究方法。 关键词：流体力学研究内容主要物理性质理论分析实验研究方法发展及展望 一、流体的主要物理性质： 流体：只能承受压力，一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。液体有一定的体积，存在一个自由液面；气体能充满任意形状的容器，无一定的体积，不存在自由液面。 流体的连续介质模型微观：连续介质模型（continuum continuous medium model）：把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质，且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型：u =u(t,x,y,z)。
惯性一切物质都具有质量，流体也部例外。质量是物质的基本属性之一，是物体惯性大小的量度，质量越大，惯性也越大。 压缩性流体的可压缩性（compressibility）：作用在流体上的压力变化可引起流体的体积变化或密度变化，这一现象称为流体的可压缩性。压缩性可用体积压缩率来量度。 粘度粘性：即在运动的状态下，流体所产生的抵抗剪切变形的性质。 粘度：粘性大小由粘度来量度。流体的粘度是由流动流体的内聚力和分子的动量交换所引起的。 二、流体力学的研究： 流体力学的研究可以分为理论分析、实验研究法（现场观测、实验室模拟）、数值计算、流动分析的简化四个方面： 1、理论分析 理论分析（理论研究方法）是根据流体运动的普遍规律如质量守恒、动量守恒、能量守恒等，利用数学分析的手段，研究流体的运动，解释已知的现象，预测可能发生的结果。理论分析的关键步骤是建立“理想力学模型”，即针对实际流体的力学问题，分析其中的各种矛盾并抓住主要方面，对问题进行简化而建立反映问题本质的“力学模型”。流体力学中最常用的基本模型有：连续介质、牛顿流体、不可压缩流体、理想流体、平面流动等。不过由于数学上的困难，许多实际流动问题还难以精确求解。这种方法简单实用，即便在计算机高度发达的今天，仍然适用。
流体力学及其应用论文 流体力学的概念： 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。流体力学是连续介质 力学的一门分支，是研究流体（包含气体及液体）现象以及相关力学行为的科 学。可以按照研究对象的运动方式分为流体静力学和流体动力学，还可按应用 范围分为水力学，空气动力学等等。 流体力学的概述： 试高
空气的流动在日常生活中是看不见的，但低速气流的流动却与水流有较大 的相似性。日常的生活经验告诉我们，当水流以一个相对稳定的流量流过河床 时，在河面较宽的地方流速慢，在河面较窄的地方流速快。流过机翼的气流与 河床中的流水类似，由于机翼一般是不对称的，上表面比较凸，而下表面比较 平，流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水，流速较快，而流过机翼 下表面的气流正好相反，类似于较宽地方的流水，流速较上表面的气流慢。根 据流体力学的基本原理，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小， 这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高，换一句话说，就是大气施加与机 翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的 压力差便形成了飞机的升力。简单来说，飞机向前飞行得越快，机翼产生的气 动升力也就越大。当升力大于重力时，飞机就可以向上爬升；当升力小于重力 时，飞机就可以降低高度。 流体力学的研究范围： 同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。