流体力学教案第一章VIP免费

绪论流体的特点流体力学是研究流体在外力作用下平衡和运动规律的一门科学。我们知道，在力的作用下，一切物质都呈现或多或少的变形，一个给定的力产生一个确定的变形，如果撤去这个力之后，变形消失，这种变形叫做弹性变形；如果在撤去这个力之后，产生永久变形，这种变形就叫做塑性变形；而无论在多么小的剪切力的作用下，变形都连续不断地无限增加，这样的变形就叫做流动。流体就是流动的物质。流体力学与当代科学技术的联系当代，随着科学和技术的发展，流体力学已经深入到各个科技领域与生产部门。目前，已经很难找出一个技术部门与流体力学没有或多或少的联系。例如，航空与航海，飞机与轮船的外形、操纵性、稳定性、向流力提出了广泛的课题，近代发展的宇宙飞行器脱离和重返大气层等，都离不开流体动力学及空气动力学的基本原理。其次，水利工程的建设，河流的治理及利用，水库、大型水利枢纽的设计与建造，洪峰预报，环境污染预报，河流泥沙的预测（例如黄河的泥沙）都与流体力学紧密相联。再其次，如气象科学中的天气预报也绝对离不开流体力学，天文学中，有研究组成星云的气状物质运动的宇宙流体力学。在工业部门，石油化工、冶金、土建、甚至于象粮食加工、面粉输运都离不开流体力学。在医学部门，又出现了一门新的科学－生物流体力学(这是一门边缘科学)，研究人体内血液的流动，研制人工心脏等都要根据流体力学的基本原理。还有，近年来发展的磁流体力学。流体力学与本专业的联系对于我们电力工业，尤其对我们热动专业的学生。由于在电力工业中无论是水电站，还是火力发电厂，以及原子能电站，地热电站，它们的工作介质均是流体。所以，动力设备的设计和运行都必须服从流体力学的规律。此外，汽轮机叶片最优形式的设计，泵与风机叶片的最优形式的设计，都必须掌握流体力学的基本理论。流体力学发展史上的重要学者流体力学作为一门独立的学科，开始于伯努利（1700－1783）和欧拉（1707－1783）所处的18世纪。伯努利首先采用了流体动力学这个术语（并将流体静力学和水力学包括在这门科学之内），并且他还发现了以他的名字命名的著名的伯努利方程。欧拉则创立了理想流体的运动方程，并且发展了有关教学理论。19世纪初期和中期，纳维尔（1785－1836）和斯托克斯（1819－1903）分别导出了粘性流体的运动方程式即N－S方程，并且，斯托克斯被看作是近代流体力学理论的奠基人。20世纪以后，儒可夫斯基（1847－1921）发展了机翼外力理论，对机翼设计作出了杰出的贡献。普朗特（1875－1953）在1904年提出了划时代的边界层理论，从而使粘性流体和无粘性流体的概念协调起来。并且，由于升力理论和边界层理论的建立，使流体力学脱离了纯理论的研究而开始了与工程实际相结合。再过两年，你们要走上工作岗位。今后，你们不论走进科研还是生产部门，流体力学都是一个重要基础。另外，热力学、流体力学、传热学三门课，统称为热工基础，又是互有联系的，学好流体力学，也为后续课程如传热学、燃烧学、泵与风机、锅炉原理、汽轮机原理等课程打下坚实的基础。第一章流体的基本物理性质§１－１流体的定义和特征一、流体的定义和特征1、流体―在切应力的作用下，受任何微小剪切力作用都会产生连续变形的物质。通俗地说，流体即流动的物质。流体包括⎩⎨⎧。没有一定的形状及体积气体有一定的体积没有一定的形状，但是液体:;:2、流体力学―研究流体的运动和平衡规律以及流体与固体之间相互作用的一门科学。换句话说，流体力学的主要任务是研究流体与物体之间的相互作用以及流体在静止或运动时所遵循的基本规律。3、流体的重要物理性质①粘性②可压缩性③易流动性（即受剪切力作用可产生变形）二、流体作为连续介质的假设1、流体质点―流体是由大量分子组成的，所谓流体质点就是指微观充分大（其中包含大量分子），宏观充分小的分子团。并且分子团的尺寸远远小于被研究流体所占据的空间，即认为此分子团内的物理量是均匀不变的，因而可近似地把这个分子团看作是几何上的一个点，即流体质点。2、连续介质假设—由瑞士学者欧拉在1753年提出任何种类的流体，从微观角度看，并不是连续分布的物质，...