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文档简介

1、第1章 绪论 流体运动与流体力学 人类的祖先在海洋里生活了40亿年， 人类在空气里也生活700万年。 虽然天天生活在流体的环境中，对流 体的运动问题的直觉常常与事实不符。 流体运动与流体力学 例一：高尔夫球：表面光滑还是粗糙？ 流体运动与流体力学 高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰， 当时人们认为表面光滑的球飞行阻力小， 因此用皮革制球。 流体运动与流体力学 后来发现表面有很多划痕的旧球反而 飞得更远，现在的高尔夫球表面有很多窝 坑，在同样大小和重量下，飞行距离为光 滑球的5倍。 流体运动与流体力学 例二：汽车阻力：汽车阻力： 来自前部还是后部？来自前部还是后部？ 流体运动与流体力学 汽车发明

2、于汽车发明于19 世纪末，当时人们世纪末，当时人们 认为汽车的阻力主认为汽车的阻力主 要来自前部对空气要来自前部对空气 的撞击，因此早期的撞击，因此早期 的汽车后部是陡峭的汽车后部是陡峭 的，称为箱型车，的，称为箱型车， 阻力系数（阻力系数（CD）很）很 大，约为大，约为0.8。 流体运动与流体力学 实际上汽车阻力主要来自后部形成的尾流，称 为形状阻力。20世纪30年代起，人们开始运用流 体力学原理改进汽车尾部形状，出现甲壳虫型，阻 力系数降至0.6。 流体运动与流体力学 流体运动与流体力学 20世纪5060年代改进为船型，阻力 系数为0.45。 流体运动与流体力学 l80年代经过风洞实验系统

3、研究后，又 改进为鱼型，阻力系数为0.3 流体运动与流体力学 以后进一步改进为楔型，阻力系数为 0.2。 流体运动与流体力学 经过近80年的研究改进，汽车阻力系 数从0.8降至0.137，阻力减小为原来的 1/5 。 流体力学的任务 流体力学是研究流体宏观运动规律的 学科。 它的任务是研究流体的运动规律、流 体之间或流体与固体之间的相互作用力， 研究流动过程中动量、能量和质量的传输 规律等，并将它们应用于解决实际中与流 体运动有关的问题。 流体的粘性：流体流动时产生内摩擦力的性质 程为流体的黏性。流体内摩擦的概念最早由 牛顿（I.Newton,1687，）提出。由库仑 （CACoulomb,1784，）用实验得到证 实。 库仑把一块薄圆板用细金属丝 平吊在液体中，将圆板绕中心转 过一角度后放开，靠金属丝的扭 转作用，圆板开始往返摆动，由 于液体的粘性作用，圆板摆动幅 度逐渐衰减，直至静止。库仑分 别测量了普通板、涂腊板和细沙 板，三种圆板的衰减时间。 三种圆板的衰减时间均相等库仑得出结论: 衰减的原因，不是圆板与液体之间的相互摩擦 ，而是液 体内部的摩擦 。 流体粘性成因流体

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