流体力学在土木工程中的应用

流体力学在土木工程中的应用

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。

流体力学逐渐广泛地应用于生产实践，并在生产实践的推动下，大大丰富了流体力学的内容。例如：重工业中的冶金，电力，采掘等工业;轻工业中的化工，纺织，造纸等工业；交通运输业中的飞机，火车。船舶设计；农业中的农田灌溉，水利建设，河道整治等工程中，无不有大量的流体力学问题需要解决。

在道路桥梁交通中，桥涵水力学问题，路边排水，大桥水下施工中的水力学问题，路基，路边渗水等诸多问题都需要应用流体力学知识去解决。结构风工程中，高耸建筑物一般都要做风洞试验的。而大跨度柔性桥梁的抗风性能就是空气动力学的一个典型应用。从而有了CFD的蓬勃发展。基坑施工时一般要考虑地下水的，降水怎么计算也要用到流体力学。隧道中的通风效应，如何计算隧道施工运营隧道中的通风效应，如何计算隧道施工 运营中的通风问题，风机如何安置，采用哪种通风方式都是很典型的应用。高速铁路隧道的空气动力学效应。这个越来越重视啦。由于高铁的速度高，进出隧道时都会产生活塞效应，搞不好还有“空气炮”，所以也要用到流体力学来解决这些问题。修明渠和城市管网设计（市政工程）用到的基本上都是经典的流体力学。

流体力学广泛应用于土木工程的各个领域。例如：在建筑工程和桥梁工程中，研究解决风对高耸建筑物的荷载作用和风振问题，要以流体力学为理论基础；进行基坑排水，地基抗渗稳定处理，桥渡设计都有赖于水力分析和计算；从事给水排水系统的设计和运行控制，以及供热，通风与空调设计和设备选用，更是离不开流体力学。可以说，流体力学已成为土木工程各领域共同的专业理论基础。

流体力学不仅用于解决单项土木工程的水和气的问题，更能帮助工程技术人

员进一步认识土木工程与大气和水环境的关系。大气和水环境对建筑物和构筑物的作用是长期的，多方面的，其中台风，洪水通过直接摧毁房屋，桥梁，堤坝，造成巨大的自然灾害；另一方面，兴建大型厂矿，公路，铁路，桥梁，隧道，江海堤坝和水坝等，都会对大气和水环境造成不利影响，导致生态环境恶化，甚至加重自然灾害，这方面国内外都已有惨痛教训，只有处理好土木工程与大气和水环境的关系，才能更好的做土木建设。

在土建工程和环境工程中，流体力学是大多数专业教学计划中一门重要的专业基础科。例如：给水排水，供热通风，燃气供应等工程都要对流体进行净化或加热等处理，以及通过管道或渠道输送给用户和车间，在其设备和系统的设计，运行管理及施工中也会遇到一系列的流体力学问题需要解决，在废水，废气对环境污染的影响，涉及铁路和公路的桥梁，路基的排水，隧洞通风等设施时，也需要用到很多流体力学知识。

在工业民用建筑中，建筑施工供水流量，供水管道，供水压力的确定，基坑排水量确定，地基基础水荷载计算，水景景观设计等问题都需要流体力学的参与。 在给水排水工程中，水在给水排水管网中的流动，给水处理厂和污水处理厂中的水的流动，水源（江河湖海） 地下水流动，水井，井水抽升与输送等诸多问题都需要应用流体力学知识去解决。

流体力学已经成为土木工程的专业理论基础，没有流体力学，土木建设将困难重重。

参考文献：

《流体力学在工程建设中的应用》 李建强