水力学、工程流体力学、流体力学的联系与区别.docx

水力学、工程流体力学、流体力学的联系与区别水力学，流体力学，工程流体力学，都是力学的一个分支。水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用。工程流体力学包含于水力学体系之中。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。水力学侧重于研究液体的宏观机械运动，而流体力学侧重于研究流体的力学运动规律。1水力学水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学和水动力学。1.1水静力学水静力学研究液体静止或相对静止状态下的力学规律及其应用，探讨液体内部压强分布，液体对固体接触面的压力，液体对浮体和潜体的浮力及浮体的稳定性，以解决蓄水容器，输水管渠，挡水构筑物，沉浮于水中的构筑物，如水池、水箱、水管、闸门。堤坝、船舶等的静力荷载计算问题。1.2水动力学水动力学研究液体运动状态下的力学规律及其应用，主要探讨管流、明渠流、堰流、孔口流、射流多孔介质渗流的流动规律，以及流速、流量、水深、压力、水工建筑物结构的计算，以解决给水排水、道路桥涵、农田排灌、水力发电、防洪除涝、河道整治及港口工程中的水力学问题。1.3水力学作用随着经济建设的发展，水力学学科衍生了一些新的分支，以处理特定条件下的水力学问题，如以解决河流泥沙运动所导致的河床演变问题的动床水力学，以解决风浪对防护构筑物的动力作用和对近岸底砂的冲淤作用等问题的波浪理论等。2流体力学流体力学，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。流体力学是力学的一个重要分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。在生活、环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值。流体力学分为理论流体力学、实验流体力学、计算流体力学、应用流体力学。2.1理论流体力学理论流体力学主要研究流体力学中的理论知识，研究流体力学中的力学模型，用数学方法求出问题的定量结果。对流体物理性质，流体的受力情况进行理论的推导与描述。理论流体力学是所有流体力学的基础，是分析流体受力情况和运动形式的重要依据。2.2实验流体力学主要用实验方法研究自然界或各类工程领域中的流体流动现象和规律以及流体与固体之间的相互作用的流体力学分支。实验方法包括现场观测及实验室模拟两大类。前者是对实际存在的流动现象进行系统观测，以便分析流动规律，预测流动现象的演变，如气象、水文、潮汐研究等。但实际流动往往不易控制，无法重复，且流动尺度大，实验成本比较高。实验室模拟可控制实验条件，现象可以重演，产生的流动具有典型性，有利于揭示复杂流动的本质和规律，成为主要的实验手段。实验研究的内容可分为基础性和应用性两种。基础性研究的对象是流动的基本现象和规律，如边界层、湍流结构、旋涡、分离流动、尾迹等等。应用性研究主要为工程设计提供有关布局技术和流体动力数据。实验流体力学的基本理论是流动相似理论，它指明应如何在实验室条件下模拟或预演某种实际流动。实验室模拟的主要设备是风洞、水洞、水槽等。为了提高实验的准确性和精度，实验流体力学还包括以下内容：研制更能模拟实际流动（如高温、高雷诺数）的实验设备；提高测试仪器的精度，促使其小型化和自动化；改进实验技术，如流动显示技术；研究未能完全满足相似准则时的数据修正方法，如洞壁干扰、支架干扰、雷诺数不足的修正等。计算机在流体力学实验中的使用，显著提高了实验的效率、精度和自动化。2.3计算流体力学计算流体力学或计算流体动力学，英文Computational Fluid Dynamics，简称CFD,是用电子计算机和离散化的数值方法对流体力学问题进行数值模拟和分析的一个分支。2.4应用流体力学应用流体力学是对流体力学知识的一个应用，它主要应用在：大气、海洋、机械人体、生物流体等方面。3工程流体力学工程流体力学是在水力学体系之下的。力学中的工程力学是研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。工程给力学提出问题，力学的研究成果改进工程设计思想。从工程上的应用来说，工程力学包括：质点及刚体力学，固体力学，流体力学，流变学，土力学，岩体力学等。所有工程流体力学又是工程力学的一小部分。4总结总的说来，水力学是研究水的流动特性、压力、流量和流动方向及对固体的作用力的规律的学科，水力学一般研究大型水利的建设，例如三峡工程。流体力学对任何液体和气体的压力、流量和流动方向及对固体的作用力的规律，流体力学应较偏重于理论性，重视理论的严密性，有较多的理论推导，流体力学涵盖