流体力学 课件1绪论

王乾蒙民伟科技大楼（至善路）北楼N-70415011258368(M),wangqian_hust@163.com

绪论2.流体力学的研究对象和内容3.流体力学的发展史4.流体力学的研究方法1.本课程的主要内容2026/8/1335.本课程的预备知识本课程的主要内容2026/8/134定位：专业基础课注重流体力学基本概念、原理和分析方法内容：流体力学的基本原理和分析方法绪论

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流体的物理性质 4流体运动学 8流体动力学基本原理 8理想流体动力学 12气体力学基础 12粘性流体动力学基础 12上半学期（期中测验）

本课程的主要内容5学时：共64学时（十一放4学时）

授课58（期中考试2、专题课

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教材及参考书

-《流体力学》，张兆顺、崔桂香，清华大学出版社

-《流体力学理论例题与习题》，朱之墀、王希麟，清华大学出版社

-《Anintroductiontofluidmechanics》,G.K.Batchelor,CambridgeUniversityPress

-《张量算法简明教程》，吕盘明，中国科大出版社-《矢量分析与场轮》，谢树艺，高等教育出版社成绩：作业10%、期中40%，期末50%方式：上课、作业、考试；

根据研究课题，可提交研究报告(10%)+期末40%绪论2.流体力学的研究对象和内容3.流体力学的发展史4.流体力学的研究方法1.本课程的主要内容2026/8/1365.本课程的预备知识流体力学的研究对象和内容流体力学是什么？研究流体（液体和气体）的运动规律及其和周围物体的相互作用；研究对象物质状态固态、液态、气态、等离子态和超固态牛顿流体空气、水、油、血液…研究内容流体运动规律及其和周围物体的相互作用流动现象在自然界中非常普遍，流体力学的内容非常广泛。例如：环境、能源、运输、生物医学……2026/8/137飓风2026/8/138为何南北半球飓风旋转方向不同？海啸&海浪2026/8/139TSUNAMI：Japaneseterm(literallymeaning"bigwave")nowgenerallyusedforanunusual,verylargewaveorseriesofwaves.Tsunamisaregeneratedeitherbysubmarineearthquakes,bylandslidesorbyeffectsofvolcaniceruptions(suchasthecollapseofacalderainthesea).Tsunamishavelongwavelengthsandsmallwaveheightsontheopensea.Aswaterdepthdecreasesnearlandthewavelengthdiminishesandthewaveheightincreasesdramaticallywhichmayleadtocatastrophicfloodingofcoastalareas.Tsunamismaydeceivecoastalresidentsinthatawavetroughmayaarrivebeforethefirstwavecrest.？能源开发利用2026/8/1310交通运输2026/8/1311生物医学2026/8/1312绪论2.流体力学的研究对象和内容3.流体力学的发展史4.流体力学的研究方法1.本课程的主要内容2026/8/13135.本课程的预备知识流体力学的发展史十七世纪中叶前，流动现象的朴素直观认识墨翟（公元前468-376，战国初）

--《墨经》，记载了浮力现象阿基米德（公元前287-212）沈括（公元1031-1095，北宋）--《浮漏仪》，“漏壶渴鸟”

（虹吸现象）达·芬奇（公元1452-1519）

--简单的流体机械，流体中的漩涡2026/8/1314流体力学的发展史2026/8/1315十七世纪末到十九世纪末，初步形成独立学科伽利略（1564-1642）

--实验流体力学，流体中物体运动阻力

欧拉、伯努力（十八世纪）

--流体力学形成独立学科

达朗贝尔佯谬

--在造船与航空工业中提出了摩擦阻力问题

--发现了理论分析和实验之间存在的矛盾流体力学的发展史2026/8/1316二十世纪近代流体力学发展时期，分为两个阶段

20世纪初到50年代--以空气动力学为主的时期：主要标志和成就机翼理论：正确解释飞行原理，飞机的升力是怎样产生的，开辟了人类飞行时代；边界层理论（普朗特）：正确解释流动阻力的产生；突破音障：飞机接近音速时强烈振动；预言热障：激波流体力学的发展史2026/8/131720世纪50年代以来--应用科学时代人们相信：复杂流动现象可以通过流体力学原理来预测和控制除“空气动力学”和“水动力学”外，还发展了地球物理流体力学：大气、海洋；气体力学：高速空气动力学；水波动力学：波和堤岸、海洋平台的相互作用；渗流力学生物流体力学工业流体力学非牛顿流体力学、流变学运动流体力学？流体力学的发展史2026/8/1318目前流体力学的发展重点复杂流动的预测和控制复杂介质：两相、多相流体，高分子、高稠度非牛顿流体，超高温气体，有化学反应的介质；复杂流态： 湍流、多物理场耦合流动；复杂几何边界： 飞机整机计算，多级透平整机计算;绪论2.流体力学的研究对象和内容3.流体力学的发展史4.流体力学的研究方法1.本课程的主要内容2026/8/13195.本课程的预备知识流体力学的研究方法2026/8/1320理论研究建立流动模型建立正确可解方程和边界条件（数学上困难）实验研究认识流动、发现新现象模化实际流动（受环境限制，普适性差）数值研究(20世纪50年代以后逐渐发展)利用数值计算模拟、预测流动，验证理论（对复杂且缺乏完善数学模型的问题不适用）绪论2.流体力学的研究对象和内容3.流体力学的发展史4.流体力学的研究方法1.本课程的主要内容2026/8/13215.本课程的预备知识本课程的预备知识2026/8/1322向量和张量的表示坐标：正交坐标基单位矢量：向量：张量：爱因斯坦求和约定并矢：本课程的预备知识2026/8/1323克罗内克尔δ符号置换符号i,j,k中至少有两个相同i,j,k排列顺序为123123。。。i,j,k排列顺序为321321。。。本课程的预备知识2026/8/1324哈密尔顿算子梯度散度标量的梯度是向量向量的梯度是二阶张量本课程的预备知识2026/8/1325应用举例本课程的预备知识2026/8/1326高斯公式（体积分与面积分的转换关系）斯托克斯公式（面积分与线积分的转换关系）课后作业2026/8/13