工程流体力学绪论.ppt

工程流体力学
Engineering Fluid Mechanics
绪论
绪论
教学
目的
1.【掌握】工程流体力学的研究对象
2.【了解】流体力学的发展简况
3.【了解】流体力学在工业中的地位和作用
教学
基本
内容
、任务和方法


绪论
一、工程流体力学的研究对象
流体力学与其他力学课程的研究对象、内容、范围比较
分类
课程
研究对象
研究内容和范围
一般力学
理论力学
刚体
刚体的静、动力学
固体力学
材料力学
弹性杆件
杆件在拉、压、剪、弯、扭状态下的应力、位移分析
弹性力学
弹性体
复杂构件结构的应力、位移分析
塑性力学
塑性体
结构的塑性分析
工程力学
结构力学
杆系结构
杆系结构的内力和位移
流体力学
流体力学
流体
流体的位移、速度、应力等
绪论
一、工程流体力学的研究对象
流体力学是研究流体的平衡和运动的规律、流体与固体相互作用的力学规律、以及这些规律在实际工程中的应用的一门科学。
第一章流体及其物理性质
流体平衡和运动的内因
第二章流体静力学
流体平衡规律
第三章流体运动学与动力学
第四章流动阻力和水头损失
流体运动规律及流固作用
第五章压力管路的水头计算
工程应用-压力管路水力计算
课程结构(石油工程专业为例)
第六章一元不稳定流
工程应用-水击与水击压力计算
第七章非牛顿流体的流动
绪论
流体的基本分类:
按流体的压缩性可分为:可压缩流体和不可压缩流体
按流体的变形特点可分为:牛顿流体和非牛顿流体
从学科上看,属于这一范畴的有理论流体力学、水力学、工程流体力学。
理论流体力学
水力学
工程流体力学
侧重于用数学分析方法进行理论探讨
侧重于用物理分析和实验方法进行实用计算
从实用角度,对工程中涉及的问题建立相应的理论基础,并进行计算
绪论
二、流体力学的发展简况
第一阶段:经验阶段
17世纪前,主要是人们在与大自然斗争中的经验总结。例如,四川都江堰工程,隋代大运河,汉代张衡发明的水力浑天仪,古代铜壶滴漏计时等。
都江堰工程
建于公元前256年,是战国时期秦国蜀郡太守李冰及其子率众修建的一座大型水利工程。都江堰不仅是中国古代水利工程技术的伟大奇迹,也是世界水利工程的璀璨明珠。最伟大之处是建堰2260多年来经久不衰,而且发挥着愈来愈大的效益。工程主要有鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分,科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题,消除了水患,使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。
绪论
第二阶段:理论阶段
17世纪~19世纪一些水力原理论著出现,标志着流
体力学的发展进入了理论阶段。
1643年:托里拆利提出孔口泄流定理。
1650年:巴斯加提出压强传递定律。(§2)
1686年:牛顿(Newton)提出液流内摩擦定理。
(§1)
1700年~1783年:伯努利(Daniel Bernoulli)提
出无粘流动流速和压强的关系式,即Bernoulli
能量方程。(§3)
绪论
1717年~1783年:达朗贝尔(d’Alembert)提出流体连续性方程。在《动力学》一书中提出了达朗贝尔原理,把动力学问题转化为静力学问题处理。(§2)
1707年~1783年:欧拉(Euler)建立了理想不可
压缩流体运动的微分方程(欧拉方程)。(§3)
1785年~1863年:纳维尔(Navier)将欧拉流体运动方程加以推广,加入粘性项,导出了粘性流体运动方程。(§4)
1819年~1903年:斯托克斯(Stokes)从不同的出
发点也导出了粘性流体运动方程。(§4)
绪论
1820年~1872年:兰金(Rankine)发展了源汇理论。
1821年~1894年:亥姆霍兹(Helmholtz)提出速度势,建立了旋涡运动和间断运动理论。
1824年~1887年:客希霍夫继续研究间断运动及阻力。
1842年~1912年:雷诺()通过小直
径圆管中的粘性流体流动试验提出层、紊流流
态理论。(§4)
1847年~1921年:茹可夫斯基(Joukowski)是实验和理论空气动力学的创始人,提出了著名的环量升力定理。
1868年~1945年:兰彻斯特(Lanchester)研究了升力原因的环量概念。