流体力学发展简介
庆新油田储层的敏感性评价 李冰父子修建都江堰
工作特性
气蚀特性 关于出口压力稳定性
流体力学的发展简史
对流体力学学科的 形成作出第一个贡献的 是古希腊的阿基米德,
他建立了包括物理浮力
定律和浮体稳定性在内 的液体平衡理论,奠定 了流体静力学的基础。 此后千余年间,流体力
牛顿是17世纪科学革命的顶峰人物,在力学上提出作为近
代物理学基础的力学三大定律和万有引力定律;他关于白光由 色光组成的发现为物理光学奠定了基础;他还是数学上微积分
学的创始人;他的《自然哲学的数学原理》是近代科学史上最
重要的著作。 1999年12月29日,在英国广播公司评选千年人物的活动中 列第三位;在路透社评选千年人物的活动中列第四位。2003年 在英国广播公司进行的一项全球性民意调查中,科学家牛顿荣 获“最伟大的英国人”称号。
行地发展。
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1822年,纳维建立了粘性流体的基本运动方程;
1845年,斯托克斯又以更合理的基础导出了这个方程,并
将其所涉及的宏观力学基本概念论证得令人信服。 这组方程就是沿用至今的纳维-斯托克斯方程(简称N-S方
程),它是流体动力学的
理论基础。 上面说到的欧拉方程 正是N-S方程在粘度为零时 的特例。
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伯努利从经典力学的能量守恒出发,研究供水管道中水的流 动,精心地安排了实验并加以分析,得到了流体定常运动下的流 速、压力、管道高程之间的关系——伯努利方程。
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丹尼尔· 伯努利(Daniel Bernoulli,1700-1782) 1700年1月29日生于尼德兰的格罗宁根。他自幼兴趣广泛, 先后就读于尼塞尔大学、斯特拉斯堡大学和海德堡大学,学习 逻辑、哲学、医学和数学。1724年,丹尼尔获得有关微积分议 程的重要成果,从而轰动了欧洲科学界。他还把牛顿力学引入 对流体力学的研究,其著名的《流体力学》一书影响深远。他 同时还是一位气体动力学专家。 1726年,伯努利通过无数次实验,发现了“边界层表面效 应”:流体速加快时,物体与流体接触的界面上的压力会减小, 反之压力会增加。 纪念这位科学家的贡献,这一发现被称为 “伯努利效应”。伯努利效应适用于包括气体在内的一切流体。 1782年3月17日,丹尼尔· 伯努利在瑞士塞尔去世。
他针对粘性流体运动时的内 摩擦力也提出了牛顿粘性定律。 但是,牛顿还没有建立起流体动 力学的理论基础,他提出的许多 力学模型和结论同实际情形还有 较大的差别。
艾萨克· 牛顿 (Isaac Newton)1642年12月25日出生于英国乌 尔索普的一个农民家庭,少年时代即表现出了手工制作精巧机
械的才能。1661年进入剑桥三一学院学习,1664年其笔记《某
替他的教授。
1675年提出第二篇光学论文。1684年应天文学家哈雷的请 求完成了论文《论运动》,并在修改此文的过程中提出了第一 和第二定律,他将这篇论文充实、扩展,两年半后完成近代科
学的奠基性巨著《自然科学的数学原理》,提出了力学三大定
律和万有引力定律,从而对一切宏观物体的运动给出了精确的
定量描述,之后结束专心于科学研究的生活,迁居伦敦,谋得
流体力学发展史
流体力学发展史
概述
流体力学的发展简史
流体力学的研究内容
流体力学的研究方法
流体力学的展望
计算流体力学的发展及应用
概 述
流体力学是力学的一个分支,它主要研究流体 本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体界壁 间有相对运动时的相互作用和流动的规律。
概 述
造币厂厂长的职务,成为富翁。晚年修订再版了他的《光学》 (1717至1718年第二版)和《原理》(1713年和1726年先后出 版第二和第三版)。
1671年当选为英国皇家学会会员,1703年起任皇家学会会 长直至逝世。1705年被安妮女王封为爵士,成为获得这个荣誉 的第一位科学家。 1727年3月20日去世,终身未婚,享年85岁。
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17世纪,帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。
帕斯卡(1623-1662) (Pascal,Blaise) 法国数学家、物理学家、 近代概率论的奠基者。他提 出一个关于液体压力的定律,
后人称为帕斯卡定律。他建
立的直觉主义原则对于后来 一些哲学家,如卢梭和伯格 森等都有影响。
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流动状态和流体同固体间的粘性力。同时普朗克又提
出了许多新概念,并广泛地应用到飞机和汽轮机的设 计中去。这一理论既明确了理想流体的适用范围,又 能计算物体运动时遇到的摩擦阻力。使上述两种情况 得到了统一。
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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、数学论证和实验测量等各个角度,建 立了边界层理论,能实际计算简单情形下,边界层内
运动作了不少研究……。
在上述的研究中,流体的粘性并不起重要作用, 即所考虑的是无粘流体。这种理论当然阐明不了流体 中粘性的效应。
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19世纪,工程师们为了解决许多工程问题,尤其 是要解决带有粘性影响的问题。于是他们部分地运用 流体力学,部分地采用归纳实验结果的半经验公式进
行研究,这就形成了水力学,至今它仍与流体力学并
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欧拉方程和伯努利方程的建立,是流体动力学作 为一个分支学科建立的标志,从此开始了用微分方程 和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。
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从18世纪起,位势流理论有了很大进展,在水波、
潮汐、涡旋运动、声学等方面都阐明了很多规律。法
国拉格朗日对于无旋运动,德国赫尔姆霍兹对于涡旋
方面的知识,建立了统一的体系,统称为流体力学。
概 述
除水和空气以外,流体还指作为汽轮机工作介 质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、 血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂 的气体、高温条件下的等离子体等等。
概 述
气象、水利的研究,船舶、飞行器、叶轮机械和核电站 的设计及其运行,可燃气体或炸药的爆炸,以及天体物理的 若干问题等等,都广泛地用到流体力学知识。许多现代科学 技术所关心的问题既受流体力学的指导,同时也促进了它不 断地发展。1950年后,电子计算机的发展又给予流体力学以 极大的推动。
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之后,法国皮托发明了测量流速的皮托管
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达朗贝尔对运河中船只的阻力进 行了许多实验工作,证实了阻力同物 体运动速度之间的平方关系;
达朗贝尔(Jean Le Rond d‘Alembert,1717-1783)法 国著名的物理学家、数学家和天文学家,一生研 究了大量课题,完成了涉及多个科学领域的论文 和专著,其中最著名的有8卷巨著《数学手册》 力学专著《动力学》、23卷的《文集》、《百科全书》的序言等等。他的很 多研究成果记载于《宇宙体系的几个要点研究》中。达朗贝尔生前为人类的
中被磨光了。他是中国历史上第一位成功地治理黄河水患的治
水英雄。
春秋战国时期,各国之间经济文化不断交流,各种论著异
曲纷呈,关于河事的记载也逐渐曾加。成书于战国时期的《禹 贡》一书就是一本专门记述地理情况的书。该书以大禹治水的 故事为依托,按“九州”的地理区域,对中国的山脉、河川、 疆界、贡赋等作了较为详细的描述。
学没有重大发展。
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直到15世纪,意大利达· 芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机 械、鸟的飞翔原理等问题;
达· 芬奇(1452—1519),意大利文艺复兴时期美术 家、自然科学家、哲学家。 1452年4月15日诞生于意大利佛罗伦萨附近的芬 奇镇一个殷实的公证人家庭。 1466年,到佛罗伦萨的画坊中学艺。1470年,他 与老师维罗齐奥会作绘制《基督受洗》一画。次年, 他独立绘画了《贝诸亚圣母》。他画的神像,冲破 了近千年来统治欧洲画坛的神学框框。 1482年移居米兰。在这时间,他终成名作《最后 的晚餐》,这是一幅画在圣玛利亚· 第列· 格拉契寺 院食堂里的壁画。题材取于《圣经》,费时1年。 1500年,他经威尼斯回到佛罗伦萨,约1503年绘 成了著名的肖像画《蒙娜丽莎》,体现新女性生气 勃勃的活力。 1506年后,他漂泊于罗马、米兰之间。1517年迁 居法国。 晚年主要从事于机械、工程设计等。
但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科
学,却是随着经典力学建立了速度、加速度,力、流
场等概念,以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠
定之后才逐步形成的。
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17世纪,力学奠基人牛顿研
究了在流体中运动的物体所受到
的阻力,得到阻力与流体密度、 物体迎流截面积以及运动速度的
平方成正比的关系。
些哲学问题》,表明他已接受引起科学革命的新自然观。1665
年4月获得学士学位,
1665年学校因瘟疫关门,牛顿在家居住了两年,奠定了微 积分运算的基础,并完成了论文“论颜色”,推导出太阳和行 星之间的作用力随径向距离的增加而减小的平方反比定律。 1667年当选为三一学院院士,两年后由数学教授巴罗推荐为接
流体力学中研究得最多的流体是水和空气。它 的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律,常常 还要用到热力学知识,有时还用到宏观电动力学的
基本定律、本构方程和物理学、化学的基础知识。
1738年伯努利出版他的专著时,首先采用了水
动力学这个名词并作为书名; 1880年前后出现了空
气动力学这个名词; 1935年以后,人们概括了这两
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进步与文明做出了巨大的贡献,也得到了许多荣誉。但在他临终时,却因教