1、 工程流体力学山东大学能源与动力工程学院雷丽 E-mail: 课程安排教教 材材 ： 杜广生主编杜广生主编 工程流体力学工程流体力学 中国电力出版社中国电力出版社 2007.8参考书：孔参考书：孔 珑珑 流体力学流体力学 高等教育出版社高等教育出版社 2003.9孔孔 珑珑 流体力学流体力学 高等教育出版社高等教育出版社 2003.9 陈卓如陈卓如 工程流体力学工程流体力学 第二版第二版 高等教育出版社高等教育出版社 2004.1丁祖荣丁祖荣 流体力学流体力学 上册高等教育出版社上册高等教育出版社 2003.12丁祖荣丁祖荣 流体力学流体力学 下册高等教育出版社下册高等教育出版社 2003.1
2、2学时数学时数 ： 28学时（理论课）学时（理论课） 8学时（实验课）学时（实验课）课程性质课程性质 ： 技术基础课技术基础课第一章第一章 绪绪 论论流体力学流体力学 ： 研究流体所遵循的研究流体所遵循的 宏观运动规律宏观运动规律 以及流体和周围物以及流体和周围物体之间的体之间的 相互作用相互作用 。 Fluid Mechanics, Hydrodynamics流体力学的研究内容和方法，发展简史和工程应用；流体力学的研究内容和方法，发展简史和工程应用；流体的定义和特征，连续介质假设，流体的主要物理流体的定义和特征，连续介质假设，流体的主要物理性质（包括压缩性，膨胀性和粘性等）；性质（包括压缩性
3、，膨胀性和粘性等）；作用在流体上的力；作用在流体上的力；流体力学：包括理论流体力学（统称流体力学）和应用流体流体力学：包括理论流体力学（统称流体力学）和应用流体力学（统称工程流体力学）。我们关注后者，主要包括静力力学（统称工程流体力学）。我们关注后者，主要包括静力学和动力学两大部分。学和动力学两大部分。本章的主要内容本章的主要内容 ：研究方法v 理论分析 : 根据实际问题抽象出理论模型，建立方程组并进行求解。涉及微分体积法 速度势法 保角变换法优点：推导严密，结果精确；缺点：局限于简单问题求解，复杂问题无能为力。 v 实验研究方法 : 根据实际问题利用相似理论建立实验模型，实验测定相关物理量，
4、拟合得出准则方程并加以推广应用。 设备包括风洞、水槽、水洞、激波管、测试管系等优点：接近实际；缺点：耗费人力、物力和财力，有些实际问题无法进行实验研究，如大气环流和油田渗流等。v 数值计算方法 :根据理论分析的方法建立数学模型，选择合适的计算方法，包括有限差分法、有限元法、特征线法、边界元法等，利用商业软件和自编程序计算，得出近似解，用实验方法加以验证。优点：无法精确求解的问题可以借助数值计算来解决；缺点：建立的模型难以包括实际流动问题的所有物理特性。 三种方法各有利弊，相辅相成。流体力学的发展简史 流体力学在中国大禹治水4000多年前的 大禹治水 ，说明我国古代已有大规模的治河工程。 (公元
5、前 256210年 )秦代，在公元前 256-210年间便修建了 都江堰 、 郑国渠 、 灵渠 三大水利工程，说明当时对明槽水流和堰流流动规律的认识已经达到相当水平。龙首渠 （公元前 156-前 87）西汉武帝时期，为引洛水灌溉农田，在黄土高原上修建了龙首渠，创造性地采用了井渠法，即用竖井沟通长十余里的穿山隧洞，有效地防止了黄土的塌方。水利风力机械在古代，以水为动力的简单机械也有了长足的发展，例如用水轮提水，或通过简单的机械传动去碾米、磨面等。东汉杜诗任南阳太守时（公元 37年）曾创造 水排 （水力鼓风机），利用水力，通过传动机械，使皮制鼓风囊连续开合，将空气送入冶金炉，较西欧约早了一千一百年
6、。流体力学在中国 真州船闸北宋（ 960-1126）时期，在运河上修建的真州船闸与十四世纪末荷兰的同类船闸相比，约早三百多年。 潘季顺明朝的水利家潘季顺（ 1521-1595）提出了 “ 筑堤防溢，建坝减水，以堤束水，以水攻沙 ” 和 “ 借清刷黄 ” 的 治黄原则 ，并著有 两河管见 、 两河经略 和 河防一揽 。“ 钱伟长妙计救军港 ” 的故事。 流 量清朝雍正年间，何梦瑶在 算迪 一书中提出 流量 等于过水断面面积乘以断面平均流速的计算方法。 流体力学在中国 钱学森 钱学森（ 1911 2009），浙江省杭州人， 他在火箭、导弹、航天器的总体、动力、制导、气动力、结构、材料、计算机、质量
7、控制和科技管理等领域的丰富知识，为中国火箭导弹和航天事业的创建与发展作出了杰出的贡献。 1957年获中国科学院自然科学一等奖， 1979年获美国加州理工学院杰出校友奖， 1985年获国家科技进步奖特等奖。 1989年获小罗克维尔奖章和世界级科学与工程名人称号， 1991年被国务院、中央军委授予 “ 国家杰出贡献科学家 ” 荣誉称号和一级英模奖章。被尊称为 “ 中国火箭之父 ” 。流体力学在中国 周培源 （ 1902 1993)。1902年 8月 28日出生，江苏宜兴人。曾任北京大学校长。理论学家、流体力学家。 主要从事物理学的基础理论中难度最大的两个方面即爱因斯坦广义相对论引力论和流体力学中的
8、湍流理论的研究与教学并取得出色成果。 郭永怀 （ 1909.4-1968.12.5）山东省荣成市人，著名力学家，应用数学家和空气动力学家。我国近代力学事业的奠基人之一。长期从事航空工程研究，发现了上临界马赫数，发展了奇异摄动理论中的变形坐标法，即国际上公认的 PLK方法，倡导了我国的高超声速流、电磁流体力学、爆炸力学的研究，培养了优秀力学人才。担负国防科学研究的业务领导工作，为发展我国的导弹与核弹事业作出了重要贡献。流体力学的西方史 阿基米德 （ Archimedes，公元前 287 212）欧美诸国历史上有记载的最早从事流体力学现象研究的是古希腊学者 阿基米德 在公元前 250年发表学术论文 论浮体 ，第一个阐明了相对密度的概念，发现了物体在流体中所受浮力的基本原理 阿基米德原理。
