水力学的任务及其发展规律

1、第一章第一章 绪绪 论论 1-1 1 水力学的任务及其发展规律水力学的任务及其发展规律 一.水力学的任务 （1）研究液体（主要是水）的平衡； （2）研究液体机械运动规律及其实际应用。 二二. . 水力学的发展简史水力学的发展简史 四千年前的“大禹治水”，就已认识到治水必须顺水之 性，应引导疏通； 我国历史上的三大水利工程都江堰、郑国渠、灵渠，距 今2210-2250多年，当时对明渠水流和堰流的认识都已经 达到了相当高的水平，尤其是都江堰，为世界著名治水 工程的历史典范，颂扬至今。 流体力学的理论发展：流体力学的理论发展：16871687年牛顿的年牛顿的原理原理使流体力学开始变为力学中的一个独立

2、分支。使流体力学开始变为力学中的一个独立分支。 17831783年瑞士数学家伯诺里在年瑞士数学家伯诺里在流体动力学流体动力学中提出了伯诺里方程；中提出了伯诺里方程； 17551755年欧拉在年欧拉在流体运动的一般原理流体运动的一般原理中提出理想流体概念，并建立了理想中提出理想流体概念，并建立了理想 流体基本方程和连续方程，同时提出了速度势的概念；流体基本方程和连续方程，同时提出了速度势的概念； 17811781年拉格朗日首先引进了流函数的概念；年拉格朗日首先引进了流函数的概念； 18261826年法国工程师年法国工程师NavierNavier，18451845年英国数学家、物理学家年英国数学家

3、、物理学家StokesStokes提出了著名提出了著名 的的N-SN-S方程；方程； 18761876年雷诺发现了流体流动的两种流态：层流和紊流；年雷诺发现了流体流动的两种流态：层流和紊流； 18581858年亥姆霍兹指出了理想流体中旋涡的许多基本性质及旋涡运动理论，并年亥姆霍兹指出了理想流体中旋涡的许多基本性质及旋涡运动理论，并 于于18871887年提出了脱体绕流理论；年提出了脱体绕流理论； 1919世纪末，相似理论提出，使实验和理论分析紧密结合；世纪末，相似理论提出，使实验和理论分析紧密结合； 19041904年普朗特提出了边界层理论；年普朗特提出了边界层理论； 2020世纪世纪6060

4、年代以后，计算问题得到了很大的发展，流体力学不断地得到了完年代以后，计算问题得到了很大的发展，流体力学不断地得到了完 善与提高。善与提高。1-2 1-2 液体的主要物理性质及作用于液体上的力液体的主要物理性质及作用于液体上的力一. 液体的质量和密度二液体的重量和容重（重度）三液体的黏滞性 体积弹性系数 VdVdpK1五液体的表面张力 毛细现象：由于表面张力作用，玻璃管中液面 和与之连同的大容器中的液面不在同一水平面上，这种现象叫毛细现象。 四液体的压缩性 体积压缩系数 dpVdV六作用于液体上的力六作用于液体上的力 按物理性质：重力、惯性力、弹性 力、磨擦力、表面张力。 按特点分： 质量力和表

5、面力。1-3 1-3 液体的基本特征和连续介质的概念液体的基本特征和连续介质的概念一液体的基本特征一液体的基本特征 在水力学中，认为液体是连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体。 二连续介质假设二连续介质假设 假设液体是一种连续充满其所占据空间的连续体,水力学所研究的液体是连续介质的连续流动。三理想液体的概念三理想液体的概念 理想液体就是把水看做是绝对不可压缩、不能膨胀、没有粘滞性、没有表面张力的连续介质。 1-4 1-4 水力学的研究方法水力学的研究方法 理论分析： 数值计算： 实验研究： 理论分析：理论分析： 将普遍规律、公理，如：将普遍规律、公理，如： 牛顿定律 能量守恒原理 力系的平衡定律 动能定律 动量定律等 用于液体分析中，建立液体微分方程、积分方程，优化方程，结合边界条件、限定条件求解。 数值计算：数值计算： 利用计算机技术，数值求解描述液体运动的微分方程、积分方程等，得到问题的数值解 例如，水力学实验研究例如，水力学实验研究 实验研究：实验研究： 对有关问