流体力学第一章课件

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流体力学姜兴华等编著

力学与工程学院 张明禄 Email: zhangminglu@http://doc.guandang.net

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第一章 绪论

§1-1 流体力学的研究内容、应用、

研究方法和发展简况1.研究内容 流体力学是近代力学的一个大分支，是在经典的牛顿力 学体系基础上发展而来的。 流体力学是研究流体(包括液体、气体与等离子体)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 的学科。 流体力学主要研究确定流体的速度分布、压力分布与能 量损失，以及流体与固体相互间的作用力与作用力矩。2

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第一章 绪论

2.应用 流体力学是一门基础学科，应用在航空、宇航、造船、 航运、机械、动力、水利、电力、铁路、公路、土建、 冶金、化工、石油、环保、海洋、气象、天文、生物等 各个方面。 流体力学同其它学科交叉，形成了工业流体力学、稀薄 气体动力学、电磁流体力学、多相流体力学、非牛顿流 体力学、环境流体力学、物理流体力学、化学流体力学、 生物流体力学等等。

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第一章 绪论

虽然生活在流体环境中，人们对一些流 体运动现象却缺乏认识，比如：1. 高尔夫球 ：表面光滑还是粗糙？ 2. 汽车阻力 ：来自前部还是后部？

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第一章 绪论

高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰。

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第一章 绪论

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)

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第一章 绪论

后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远。

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第一章 绪论

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

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第一章 绪论

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。

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汽车阻力

汽车发明于19世纪末。

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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。

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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，约为0.8。

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实际上，汽车阻力主要取决于后部形成的尾流。

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第一章 绪论

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，阻力系数下降至0.6。

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50~60年代又改进为船型，阻力系数为0.45。

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第一章 绪论

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。