流体力学1-PPT（精）

大气流体力学,成都信息工程学院，大气科学学院 王伟,大气流体力学,联系方式：Email：办公室：气象楼304室教师课件密码：123456,2018年6月5日星期二,2,大气流体力学,考核方式：平时成绩20%；考勤；作业期末考试80%,2018年6月5日星期二,3,考勤几点要求,按时上课，不迟到早退；保持良好的课堂纪律；上课认真听讲，做好随堂笔记；按时保量完成作业；,2018年6月5日星期二,4,2018年6月5日星期二,5,学习流体力学的要求,必须掌握流体力学的基本概念；理解和掌握流体力学的一些重要的物理过程，建立流体力学主要物理过程的物理图像；掌握处理流体力学的主要的数学方法；,2018年6月5日星期二,6,怎样学好流体力学,要做到理论联系实践认真阅读教材适当的进行一些习题演练,大气流体力学,流体：具有流动性，形状易变的物体（如：水，空气），不同于固体（刚体），是液体和气体的统称。流体力学：研究流体运动规律以及流体和固体间相互作用的科学（不同于研究刚体的“理论力学”）。地球物理流体（动）力学：以与地球相联系的大气、海洋、河流等为主要研究对象的流体力学，简称地球流体力学。大气流体力学（Fluid Mechanics of the Atmosphere）：以大气为主要研究对象的流体力学。,2018年6月5日星期二,7,引 言,一、流体力学的研究对象,流体力学是力学的一个分支，它以流体为研究对象，是研究流体运动规律-宏观运动规律，以及流体与固体之间相互作用规律的一门学科。,2018年6月5日星期二,8,流体力学的基本内容,流体运动时对处于其中的其他物体产生的影响和作用如何？,流体的运动规律如何？,问 题：, 理论方法,二、研究方法,理论流体力学,2018年6月5日星期二,9,存在问题 流体运动方程组通常为包含非线性项的微分方程所构成。 由于数学上求解的困难，许多实际流动问题难以精确求解。,2018年6月5日星期二,10, 计算方法（数值方法）,通过把流场划分为许多微小的网格或区域，在各个网格点或各小区域中求支配流动方程的近似解，通过数值计算的方法，近似求解运动运动方程组，最终得到方程数值解。,计算流体力学,计算机技术的高速发展,数值方法,研究流体运动,2018年6月5日星期二,11, 计算方法（数值方法）,2018年6月5日星期二,12,例如，考虑一维的线性发展方程，求出下一时刻的F值,存在问题： 数值方法求解其适用范围受数学模型的正确性、计算精度和计算机性能所限制。, 计算方法（数值方法）,2018年6月5日星期二,13,实验方法：,主要通过设计实验，对实际流动问题进行模拟，并通过对具体流体运动的观察和测量来归纳流体运动规律。这种方法通常用来验证理论分析和研究的结果，但是又必须在理论的指导下进行的。,实验流体力学,存在问题： 从实验中得到的经验公式的普适性较差。,数值模拟,2018年6月5日星期二,14,三、流体力学的发展史,第一阶段：萌芽阶段 B.C.250年 阿基米德 （是古代第一部流体静力学著作，阿基米德因此而被尊为流体静力学的创始人） C.1500年 达芬奇 特点:感性认识的基础,2018年6月5日星期二,15,第二阶段：奠定了作为一门独立学科的基础阶段 16世纪中叶17世纪中叶：偏重于流体静力学 17世纪中叶18世纪中叶：1687年牛顿的黏性流体内摩擦定律 1738年伯努利,基本概念 1755年欧拉,理流方程第三阶段：沿着古典流体力学和水力学两条道路发展18世纪中叶19世纪末古典流体力学： 欧拉提出 理想流体 1826年 纳维提出黏性流体运动微分方程,水力学： 达西与魏斯巴赫 沿程水头损失公式第四阶段：发展成为近代流体力学阶段（19世纪末至今） 理论与实验密切结合：雷诺于1882年提出相似原理加速理论与实验的结合、理论与生产实践密切联系1904年普朗特提出光辉的边界层理论,2018年6月5日星期二,17,四、应用,流体力学与人类生活、工农业生产密切相关，广泛涉及工程技术和科学研究的各个领域，特别是与大气科学密切相关，已渗透到大气科学的各个领域，成为大气科学的重要的理论依据。地球上的大气和海洋是最常见的自然流体，因而相应地形成了地球物理流体力学。研究大气和海洋运动规律的动力气象学、动力气候学和动力海洋学，都是流体力学领域中的不同分支，而流体力学是大气科学的重要的基础理论之一。 后续相关专业课程：动力气象学、数值天气预报等。,2018年6月5日星期二,18,流体力学的工程应用,2018年6月5日星期二,19,由于空气动力学的发展，人类研制出3倍声速的战斗机。,2018年6月5日星期二,20,由于空气动力学的发展，人类研制出3倍声速的战斗机。,2018年6月5日星期二,21,使重量超过3百吨，面积达半个足球场的大型民航客机，靠空气的支托象鸟一样飞行成为可能，创造了人类技术史上的奇迹。,2018年6月5日星期二,22,时速达200公里的新型地效艇等，它们的设计都建立在水动力学，船舶流体力学的基础之上。,2018年6月5日星期二,23,利用超高速气体动力学，物理化学流体力学和稀薄气体力学的研究成果，人类制造出航天飞机，建立太空站，实现了人类登月的梦想。,2018年6月5日星期二,24,航速达30节，深潜达数百米的核动力潜艇；,2018年6月5日星期二,25,排水量达50万吨以上的超大型运输船；,2018年6月5日星期二,26,用翼栅及高温，化学，多相流动理论设计制造成功大型气轮机，水轮机，涡喷发动机等动力机械，为人类提供单机达百万千瓦的强大动力。,2018年6月5日星期二,27,用翼栅及高温，化学，多相流动理论设计制造成功大型气轮机，水轮机，涡喷发动机等动力机械，为人类提供单机达百万千瓦的强大动力。,2018年6月5日星期二,28,大型水利枢纽工程，超高层建筑，大跨度桥梁等的设计和建造离不开水力学和风工程。,2018年6月5日星期二,29,发展更快更安全更舒适的交通工具；,2018年6月5日星期二,30,2018年6月5日星期二,31,气象科学,环境工程,2018年6月5日星期二,32,灾害预报与控制；,2018年6月5日星期二,33,2018年6月5日星期二,34,海洋学,2018年6月5日星期二,35,天文学,流体力学需要与其他学科交叉，如工程学，地学，天文学，物理学，材料科学，生命科学等，在学科交叉中开拓新领域，建立新理论，创造新方法。,2018年6月5日星期二,流体力学需要与其他学科交叉，如工程学，地学，天文学，物理学，材料科学，生命科学等，在学科交叉中开拓新领域，建立新理论，创造新方法。,2018年6月5日星期二,37,五、课程性质和学习目标,课程性质：专业基础课，是学习气象、环境等地球物 理学科的基础。,学习目标：理解和掌握流体力学的基本概念、方法。,2018年6月5日星期二,38