空气动力学——前言.ppt

风力机空气动力学流体力学基础,引 言,流体力学研究的对象、内容和意义 流体力学的发展过程及分类 与其他学科的关系 流体力学的研究方法 课程特点 几点要求,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,流体力学是力学的一个独立分支，是研究流体平衡和运动规律的科学。,流体静力学,流体动力学,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,研究内容： 流体运动的基本规律：如质量、动量、能量应遵循的规律； 流体流过某种物体或通道时的运动特征：如速度分布、压强分布、能量损失等； 流体同固体间的相互作用。,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,意义： 在日常生活和许多工业技术中有着广泛的应用。,知道怎样旋转球才能踢进球门吗？,球门,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,你会判断风车旋转方向吗？,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,航空：,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,水利 如：都江堰,三峡,李冰,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,造船；航运：,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,电力：,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,电力：,风能,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,§1：流体力学研究的对象、内容和意义,其他： 机械、冶金、化工、建筑、农业、生物、医学、气象,§2：流体力学的发展过程及分类,19世纪以前（古典流体力学阶段） 研究管道、河道、航运中流体的运动规律。,方法,水力学 “实验”科学,古典流体力学 简单的数学模型,阿基米德 古希腊人 公元前287-212,§2：流体力学的发展过程及分类,浮力定律 FrVg,§2：流体力学的发展过程及分类,牛顿 1642-1727,牛顿第二定律 Fma,§2：流体力学的发展过程及分类,2、19世纪初 20世纪4050年代,方法,实验流体力学：实验经验公式,理论流体力学：建立数学模型,伯努利，瑞士人,欧拉，瑞士人,§2：流体力学的发展过程及分类,3、 20世纪60年代以后,发展,计算技术,电子技术：实验手段更新实验流体力学,计算机技术,数值计算方法,计算流体力学,理论、实验、计算流体力学相互结合，相互促进，迅猛发展。,§2：流体力学的发展过程及分类,4、 流体力学分类,按研究对象,（普通）流体力学 粘性流体力学 气体动力学 水动力学 渗流力学 非牛顿流体力学 多相流体力学 化学流体力学 生物流体力学 地球流体力学。,§3：与其他学科的关系,基础课,高等数学、工程数学、物理学,技术基础课,工程力学（理论、材料）,工程热力学、流体力学、传热学,专业课,汽轮机原理、锅炉原理,§3：与其他学科的关系,与热力学、传热学关系 热力学：可能性（热力学第一定律） 方向性（热力学第二定律） 流体力学：方式、手段。是传热学的基础 传热学：方式、手段。,§4：流体力学的研究方法,一、理论分析方法 分析流体的物理特性和运动特性，提出合理的理论模型。 建立描写流体平衡与运动规律的封闭方程组及相应的初始条件和边界条件。 利用数学工具，精确或近似解出方程组。 分析解，揭示由解表示出的物理量变化规律，同时确定解的适用范围。,§4：流体力学的研究方法,一、理论分析方法 优点：清晰、普遍规律 缺点：适用范围小,§4：流体力学的研究方法,§4：流体力学的研究方法,二、计算法 分析流体的物理特性和运动特性，提出合理的理论模型。 建立描写流体平衡与运动规律的封闭方程组及相应的初始条件和边界条件。 利用数值模拟方法近似解出方程组。 分析解，揭示由解表示出的物理量变化规律。,§4：流体力学的研究方法,二、计算法 优点：迅速、较准确地解决复杂流动问题。 缺点：对数学模型、求解方法要求更高。结果的可靠性比试验法差。,§4：流体力学的研究方法,二、计算法举例,§4：流体力学的研究方法,二、计算法举例,§4：流体力学的研究方法,三、实验法,分析问题,设计试验,建立试验台,进行实验,分析结果,优点：可靠。 缺点：受尺寸、边界影响较大。成本高，周期长,§5：流体力学课程特点,概念多 掌握物理意义及其在流体力学中的应用 公式多 掌握来源、作用、适用范围、应用 系统性相对差 与工程实际比较接近 相对难度较大,§6：几点要求,答疑 主楼B805 考勤 缺课20不得参加考试 作业、课堂练习计入考勤,