《流体力学绪论》PPT课件

1 Preface 2 绪论 3 1 StudyObjectsofFluidMechanics2 TasksofFluidMechanics3 StudyApproachesofFluidMechanics4 HistoryofFluidMechanics5 ModernTeachingResearchofFluidMechanics6 Modernteachingresearchoffluidmechanics PREFACE 4 一 流体力学的研究对象二 流体力学的任务三 流体力学的研究方法四 流体力学的发展史五 流体力学现代教学研究六 流体力学现代教学研究 绪论 5 preface 1 StudyObjectsofFluidMechanics Fluidmechanicsisanimportantbranchofmodernmechanics It sasciencethatstudiesfluid sbalance mechanicalmovementlawsandtheinteractionbetweenfluidandtheobjectsaroundit Itmainlyascertainsthedistributionofspeedandpressure energylossandtheinteractionforceandthemomentbetweenfluidandsolid Waterandairareresearchedmostlyinfluidmechanics Besidesthese fluidalsoincludesvaporasworkmediuminturbine lube waterwhichmixingwithmudandsand blood meltingmetalandthegaswithcomplicatedcomponentscomingfromburning plasmunderhightemperatureconditionetc 6 绪论 一 流体力学的研究对象 流体力学是近代力学的一大分支 它是研究流体的平衡和机械运动规律以及流体与周围物体之间相互作用的科学 主要是确定流体的速度分布 压强分布与能量损失 以及流体与固体相互间的作用力与作用力矩 流体力学中研究得最多的流体是水和空气 除水和空气以外流体还包括作为汽轮机工作介质的水蒸汽 润滑油 石油 含泥沙的水体 血液 溶化状态下的金属和燃烧后产生的成分复杂的气体 高温条件下的等离子体等等 7 Incisetheoilwellrockwithhighpressurewaterstreamtechnique example preface 8 绪论 应用高压水射流技术对油井岩石割缝 例 9 Fluidmechanicsisnotonlyanage oldsubject butalsoanewfashionsubjectwhichcanberesearchedonquitewidelyfields Therearemanyquestionsaboutfluidmechanicsinthesedepartments suchasinaviation spaceflight navigation astronomicalweather physicalgeography waterconservancyandhydropower heatenergyrefrigeration buildingconstructionandenvironmentalprotection petroleumandchemicalengineer transportingairandliquid combustionandexplosion metallurgyandmining biologyandsea warindustryandnuclearenergy machinebuilding mechanicalengineeringetc 2 TasksofFluidMechanics preface 10 流体力学是一门即古老又新兴的学科 存在着极为广阔的研究天地 二 流体力学的任务 绪论 例如 航空 航天 航海 天文气象 地球物理 水利水电 热能制冷 土建环保 石油化工 气液输送 燃烧爆炸 冶金采矿 生物海洋 军工核能 机械制造 机械工程等等部门都有许多流体力学问题 11 3 StudyApproachesofFluidMechanics Fluidmechanicshasthreestudyapproaches Thefirstoneisatheoreticalapproach Whichanalyzestheprimaryandlesserfactorofthequestion abstractstheoreticalmodel suchascontinuousmedium idealfluid incompressiblefluidetc usesmathematicaltoolstofindthegeneralansweraboutthefluidmovement Thesecondisanexperimentalapproach Whichsummarizesthefluidquestionbyexperimentasasimilarexperimentmodel observesthephenomenaanddeterminesthedataandconjecturestheexperimentresultsaccordingtoacertainmethod Thethirdisacalculatingapproach Whichdrawsouttheexperimentschemeaccordingtothetheoryanalysisandexperimentobservation inputsthedatabyprogramandcalculatesthenumericalvaluesolutionwithcomputer Alltheseapproacheshaveadvantagesanddisadvantages Onlysupplementeachothercantheyadvancethedevelopmentoffluidmechanics Modernfluidmechanicshasbandthethreeapproachestogetherorganicallyandpromotethedevelopmentoffluidmechanicsquickly preface 12 三 流体力学的研究方法 流体力学有三种研究方法 一种是理论方法 分析问题的主次因素提出适当的假定 抽象出理论模型 如连续介质 理想流体 不可压缩流体等等 适用数学工具寻求流体运动的普遍解 一种是实验方法 将实验流动问题概括为相似的实验模型 在实验中观察现象 测定数据并进而按照一定方法推测实验结果 再一种是计算方法 根据理论分析与实验观测拟订实验方案 通过编制程序输入数据 用计算机算出数值解 绪论 这三种研究方法各有所长 也各有所短 需要相辅相成才有利于推进流体力学的发展 现代流体力学已将这三种方法有机地结合起来 推动了流体力学的飞速发展 13 ThefirstcontributiontothecomeintobeingofthesubjectoffluidmechanicswasdidbyArchimedesofancientGreece Hefoundedtheliquidbalancetheoryincludethephysicalprincipleofbuoyancyandbuoyancystability Heestablishedthebasisofthehydrostatics 4 HistoryofFluidMechanics Theformanddevelopmentoffluidmechanicsisfellintofivephases Thefirstperiod before20BC Questionsofprojectile smovementinfluidwasputforward Thesecondperiod from20B CtolatestageofA D17 Archimedes fixquantitytheoryofbuoyancy Maliaut thebalancetomeasuretheresistanceofmovingobject Pasica thebasicrelationformulaofhydrostatics Thethirdperiod fromlatestageofA D17totheearlydaysofA D20 Newton Newton slawofviscosity preface 14 古希腊的阿基米德对流体力学学科的形成作出第一贡献 他建立了包括物理浮力定律和浮力稳定性在内的液体平衡理论 奠定了流体静力学的基础 四 流体力学的发展史 绪论 流体力学的形成和发展大致分为五个时期 第一时期 公元前二十世纪前 抛射体在流体中的运动问题的提出 第二时期 公元前二十世纪至十七世纪下叶 阿基米德 浮力的定量理论 马里奥特 测量运动物体阻力的天称 帕斯卡 流体静力学的基本关系式 第三时期 十七世纪下叶至二十世纪初叶 牛顿 粘性流体的剪应力公式 15 Thefourthperiod fromearlydaysofA D20tomiddleperiod Prandtl boundarylayertheory Lagrange streamfunction Reynolds ReynoldsexperimentandReynoldsequation Navier Stokes differentialequationofviscousfluidmotion Thefifthperiod aftermiddleperiodofA D20 Thefluidmechanicshasbeguntoresearchthequestionsinweather ocean petroleum chemicalengineer energysources environmentalprotectionandconstructionfieldsetc andinfiltratedwithrelativecontiguoussubjectseachotherandformedmanynewbranches Bernoulli Bernoulli slawofsteadyincompressiblefluid Euler describingmethodoffluidmotionandequationsetofinviscidfluidmotion preface 16 伯努力 定常不可压缩流体的伯努力定理 绪论 第四时期 二十世纪初叶至中叶 普朗特 边界层理论 欧拉 流体运动的描述方法和无粘性流体运动的方程组 拉格朗日 流函数 雷诺 雷诺实验 雷诺方程式 纳维 斯托克斯 粘性流体运动微分方程 第五时期 二十世纪中叶以后 流体力学开始研究气象 海洋 石油 化工 能源 环保和建筑等领域中的流体力学问题 并与有关邻近学科相互渗透 形成许多新分支 17 5 HowtoStudyFluidMechanicsBetter 1 Graspingthestudymethodthatfromcommontoespecial Beginwiththemechanicalmovement sgeneralrulesofobjectandgraspthecommontypeofthebasicequationset thenanalyzetheconcretequestionsaccordingtotheconcreteconditions Thedrivedequationsareonlythesimplifiedapplicationofthebasicequationsunderdifferentconditions 2 Makinggreateffortstograspbasicknowledge Masterthebasicprinciples basicconcepts basicmethodsanddoexerciserepeatedlyandunderstandthemprofoundly 3 Listeningtotheteachercarefullyandmarkingthenoteproperly Listeningtotheteacher sexplainandtreatingmethodcarefullyaboutwhichyouconsiderareimportantanddifficult Recordthethoughtandmethodofanalyzingthequestionsaboutthetypicalexampleproblemsinclass preface 18 绪论 五 如何学好流体力学 1 掌握从一般到特殊的学习方法从物体机械运动普遍规律出发 掌握一般形式的基本方程组 再根据具体条件分析具体问题 派生方程只是基本方程在不同条件下的简化应用 2 在掌握 三基 上下功夫掌握基本原理 基本概念 基本方法 反复训练 深刻理解 3 认真听课 适当记笔记对自己认为的重点 难点认真听老师的讲解和处理方法 对典型的课堂例题 应记录分析问题的思路 解题步骤 19 4 Dopreparations attendthelecturewithgoodpreparations Dopreparationsforsomemoredifficultchapters Listeningtotheteacher explainmostlywhereyoucan tunderstandbyyourself Youshouldreadthebookwithyour70 energyandthemostimportantistounderstandit nottorememberitbyrote 5 Solutionstandardizationandenhancingtotrainthebasicapproaches You dbettercopythetopicbeforedohomeworksoastoreferencewhenyoureview Insistonsolvingquestionswithphysicalmethod definethetypeofthequestions concludecarefully cognizetheknowledgepointinit masterthethoughtandmethodtosolvethequestionssoyoucancomprehendbyanalogyanddrawinfere