流体力学丁祖荣

1、1,流体力学多媒体电子教案,研制单位：上海交通大学建工与力学学院,出版单位：高等教育出版社,高等教育电子音像出版社, 绪论篇,2,EXIT,帮助,3,EXIT,4,人类的祖先在海洋里生活了40亿年。,EXIT,5,人类在空气里也生活了700万年。,EXIT,6,虽然生活在流体环境中，人们对一些流体运动却缺乏认识，比如：,EXIT,7,高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰。,EXIT,8,起初，人们认为表面光滑的球飞行阻力小，因此当时用皮革制球。,最早的高尔夫球（皮革已龟裂）,EXIT,9,后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远。,这个谜直到20世纪建立流体力学边界层理论后才解开。,EXIT,1

2、0,后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远。,这个谜直到20世纪建立流体力学边界层理论后才解开。,光滑的球,表面有凹坑的球,EXIT,11,现在的高尔夫球表面有许多窝，在同样大小和重量下，飞行距离为光滑球的5倍。,EXIT,12,汽车阻力 汽车发明于19世纪末。,EXIT,13,当时人们认为汽车高速前进时的阻力主要来自车前部对空气的撞击。,EXIT,14,因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车，阻力系数CD很大，约0.8。,EXIT,15,实际上，汽车阻力主要取决于后部形成的尾流。,EXIT,16,20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理，改进了汽车的尾部形状，出现了甲壳虫型，阻力系数下

3、降至0.6。,EXIT,17,5060年代又改进为船型，阻力系数为0.45。,EXIT,18,80年代经风洞实验系统研究后，进一步改进为鱼型，阻力系数为0.3。,EXIT,19,后来又出现楔型，阻力系数为0.2。,EXIT,20,90年代以后，科研人员研制开发了气动性能更优良的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。,EXIT,21,经过近80年的研究和改进，汽车阻力系数从0.8降至0.137，减少到原来的1/5。,EXIT,22,目前在汽车外形设计中，流体力学性能研究已占主导地位，合理的外形使汽车具有更好的动力学性能和更低的耗油率。,EXIT,23,机翼升力 人们的直观印象是空气从下面冲击着鸟的

4、翅膀，把鸟托在空中。,EXIT,24,19世纪初流体力学环流理论彻底改变了人们的传统观念。,脱体涡量与机翼环量大小相等方向相反,EXIT,25,足球运动的香蕉球现象可以帮助理解环流理论：,EXIT,26,旋转的球带动空气形成环流，一侧气流加速，另一侧减速，形成压差力，使足球拐弯，称为马格努斯效应。,EXIT,27,机翼的特殊形状使它不用旋转就能产生环流，上部流速加快形成吸力，下部流速减慢形成压力。,EXIT,28,测量和计算表明上部吸力的贡献比下部要大。,NACA2412翼型在7.4度攻角时的压强分布,EXIT,29,人们之所以不能凭直觉来认识流体运动，是因为,空气看不见摸不着,水无色透明,肉

5、眼难以观察,流动形态变化太快,肉眼无法辨认,用特殊的技术可以让流动图像显现出来：,EXIT,30,高尔夫球和汽车的阻力同尾部漩涡流有关，用圆柱绕流流场显示和数值模拟可观察尾流图像。,EXIT,31,高尔夫球和汽车的阻力同尾部漩涡流有关，用圆柱绕流流场显示和数值模拟可观察尾流图像。,EXIT,（同济大学）,32,机翼升力也与后部的漩涡有关，同样可以用流场显示技术来观察。,EXIT,33,丰富多彩的流动图案背后隐藏着复杂的力学规律，有些动物具有巧妙运用这些规律的本领。,EXIT,34,具有高度智慧的人类为了揭开流动奥秘，建立了流体力学学科。,EXIT,35,地球表面水和空气的运动是气象、水文、水利、环保、农业、航空、航海、渔业、国防等部门研究的对象。,EXI