流体力学的讨论进展_什么是流体力学流体力学的讨论方法

1、流体力学的讨论进展_什么是流体力学流体力学的讨论方法 流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步进展起来的。那么你对流体力学了解多少呢?以下是由整理关于什么是流体力学的内容，盼望大家喜爱! 流体力学的理论基础 将粘性考虑在内的流体运动方程则是法国c.-l.-m.-h. 纳维于1821年和英国g. g. 斯托克斯于1845年分别建立的，后得名为纳维-斯托克斯方程，它是流体动力学的理论基础。 由于纳维-斯托克斯方程是一组非线性的偏微分方程，用分析方法来讨论流体运动遇到很大困难。为了简化方程，学者们实行了流体为不行压缩和无粘性的假设，却得到违反事实的达朗伯佯谬物体在流体中运动时的阻力等于零。因

2、此，到19世纪末，虽然用分析法的流体动力学取得很大进展，但不易起到促进生产的作用。 与流体动力学平行进展的是水力学(见液体动力学)。这是为了满意生产和工程上的需要，从大量试验中总结出一些阅历公式来表达流淌参量之间关系的阅历科学。 使上述两种途径得到统一的是边界层理论。它是由德国l. 普朗特在1904年创立的。普朗特学派从1904年到1921年逐步将n-s方程作了简化，从推理、数学论证和试验测量等各个角度，建立了边界层理论，能实际计算简洁情形下，边界层内流淌状态和流体同固体间的粘性力。同时普朗克又提出了很多新概念，并广泛地应用到飞机和汽轮机的设计中去。这一理论既明确了抱负流体的适用范围，又能计算

3、物体运动时遇到的摩擦阻力。使上述两种状况得到了统一。 流体力学的讨论方法 可以分为现场观测、试验室模拟、理论分析、数值计算四个方面： 现场观测 对自然界固有的流淌现象或已有工程的全尺寸流淌现象，利用各种仪器进行系统观测，从而总结出流体运动的规律并借以猜测流淌现象的演化。过去对天气的观测和预报，基本上就是这样进行的。但现场流淌现象的发生不能掌握，发生条件几乎不行能完全重复出现，影响到对流淌现象和规律的讨论;现场观测还要花费大量物力、财力和人力。因此，人们建立试验室，使这些现象能在可以掌握的条件下出现，以便于观看和讨论。 试验室模拟 在试验室内，流淌现象可以在短得多的时间内和小得多的空间中多次重复

4、出现，可以对多种参量进行隔离并系统地转变试验参量。在试验室内，人们也可以造成自然界很少遇到的特别状况(如高温、高压)，可以使原来无法看到的现象显示出来。现场观测经常是对已有事物、已有工程的观测，而试验室模拟却可以对还没有出现的事物、没有发生的现象(如待设计的工程、机械等)进行观看，使之得到改进。因此，试验室模拟是讨论流体力学的重要方法。但是，要使试验数据与现场观测结果相符，必需使流淌相像条件(见相像律)完全得到满意。不过对缩尺模型来说，某些相像准数如雷诺数和弗劳德数不易同时满意，某些工程问题的大雷诺数也难以达到。所以在试验室中，通常是针对详细问题，尽量满意某些主要相像条件和参数，然后通过现场观

5、测验证或校正试验结果。 理论分析 依据流体运动的普遍规律如质量守恒、动量守恒、能量守恒等，利用数学分析的手段，讨论流体的运动，说明已知的现象，猜测可能发生的结果。理论分析的步骤大致如下： 建立力学模型 一般做法是：针对实际流体的力学问题，分析其中的各种冲突并抓住主要方面，对问题进行简化而建立反映问题本质的力学模型。流体力学中最常用的基本模型有：连续介质(见连续介质假设)、牛顿流体、不行压缩流体、抱负流体(见粘性流体)、平面流淌等。 建立掌握方程 针对流体运动的特点，用数学语言将质量守恒、动量守恒、能量守恒等定律表达出来，从而得到连续性方程、动量方程和能量方程。此外，还要加上某些联系流淌参量的关

6、系式(例如状态方程)，或者其他方程。这些方程合在一起称为流体力学基本方程组。流体运动在空间和时间上常有肯定的限制，因此，应给出边界条件和初始条件。整个流淌问题的数学模式就是建立起封闭的、流淌参量必需满意的方程组，并给出恰当的边界条件和初始条件。 求解方程组 在给定的边界条件和初始条件下，利用数学方法，求方程组的解。由于这方程组是非线性的偏微分方程组，难以求得解析解，必需加以简化，这就是前面所说的建立力学模型的缘由之一。力学家经过多年努力，制造出很多数学方法或技巧来解这些方程组(主要是简化了的方程组)，得到一些解析解。 对解进行分析说明 求出方程组的解后，结合详细流淌，说明这些解的物理含义和流淌

7、机理。通常还要将这些理论结果同试验结果进行比较，以确定所得解的精准程度和力学模型的适用范围。 数值计算 前面提到的采纳简化模型后的方程组或封闭的流体力学基本方程组用数值方法求解。电子计算机的出现和进展，使很多原来无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值解的可能性。数值方法可以部分或完全代替某些试验，节约试验费用。数值计算方法最近进展很快，其重要性与日俱增。 四种讨论方法之间的关系： 解决流体力学问题时，现场观测、试验室模拟、理论分析和数值计算几方面是相辅相成的。试验需要理论指导，才能从分散的、表面上无联系的现象和试验数据中得出规律性的结论。反之，理论分析和数值计算也要依靠现场观测和试验室模拟给出物理图案或数据以建立流淌的力学模型和数学模式;最终，还须依靠试验来检验这些模型和模式的完善程度。此外，实际流淌往往异样复杂(例如湍流)，理论分析和数值计算会遇到巨大的数学和计算方面的困难，得不到详细结果，只能通过现场观测和试验室模拟进行讨论。 看过流体力学