流體力學(xué)發(fā)展史及其在實(shí)際工程中的應(yīng)用.ppt

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流體力學(xué),內(nèi)容一、人類早期的夢想和探索二、早期的流體力學(xué)三、十九世紀(jì)的流體力學(xué)四、二十世紀(jì)的流體力學(xué),人類早期的夢想和探索,墨子記載：“公輸子削竹木以為鵲，成而飛之，三日不下?！?人類早期的夢想和探索,阿基米德（Archimedes,BC287BC212）古希臘哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家。兼力學(xué)和物理學(xué)的偉大學(xué)者，享有“力學(xué)之父”的美稱。,“假如給我一個(gè)支點(diǎn)，我就能撬起地球。”,人類早期的夢想和探索,發(fā)現(xiàn)阿基米德定律（浮力原理）；,浮力原理,曹沖（196-208）稱象,人類早期的夢想和探索,列奧納多達(dá)芬奇（LeonardoDaVinci,1452-1519）文藝復(fù)興的代表人物之一，是世界文化史上最偉大的人物之一；意大利著名的藝術(shù)家、科學(xué)家和工程師，航空科學(xué)研究的創(chuàng)始人。,DaVinci(1452-1519),薩頓曾指出：“寫一部有關(guān)他的天才作品的完整研究著作，也就意味著寫一部十五世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的真正百科全書?！?人類早期的夢想和探索,在許多學(xué)科學(xué)領(lǐng)域都頗有建樹,達(dá)芬奇遺留手稿,水利機(jī)械,鳥的飛翔原理,早期的流體力學(xué),牛頓（IsaacNewton，1642-1727）英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。牛頓在科學(xué)上最卓越的貢獻(xiàn)是微積分和經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)建。得到阻力與流體密度、物體迎流截面積以及運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比的關(guān)系。提出了“牛頓粘性定律”；牛頓并沒有建立起流體動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)，他提出的許多力學(xué)模型和結(jié)論同實(shí)際情形還有較大的差距。,Newton(1642-1727),早期的流體力學(xué),伯努利（DanielBernoulli，1700-1782）瑞士物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、醫(yī)學(xué)家；著名的伯努利家族中最杰出的一位；被稱為“流體力學(xué)之父”。,Bernoulli(1700-1782),流體動(dòng)力學(xué)(Hydrodynamica)(1738年出版),伯努利發(fā)明的血壓測量原理,伯努利血壓測量方法優(yōu)點(diǎn)：血壓測量準(zhǔn)確；缺點(diǎn)：給病人帶來痛苦；,這種測量血壓的方法，在伯努利之后仍然應(yīng)用了達(dá)170年之久。,早期的流體力學(xué),伯努利方程1738年伯努利(D.Bernoulli)提出了著名的伯努利方程.流速高處壓力低，流速低處壓力高。,靜壓+動(dòng)壓=總壓=常數(shù)(Staticpressure)(Dynamicpressure)(Totalpressure)(Constant),伯努利方程的應(yīng)用,機(jī)翼升力原理,早期的流體力學(xué),足球場上著名的“貝氏弧線”,早期的流體力學(xué),為什么兩艘輪船相離很近前進(jìn)時(shí)容易相撞？,一艘渡船和一艘運(yùn)輸船在巴哈馬水域相撞,兩船相撞的原理,早期的流體力學(xué),Euler(1707-1783),歐拉（LeonhardEuler，1707-1783）,瑞士數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家。數(shù)學(xué)：第一個(gè)使用“函數(shù)”，把微積分應(yīng)用于物理學(xué)的先驅(qū)者之一；理想流體基本方程歐拉方程（1736）；能被用來研究沖擊波。,早期的流體力學(xué),歐拉方程和拉普拉斯（Laplace）方程至今仍空氣動(dòng)力學(xué)和水波等理論中應(yīng)用。,早期的流體力學(xué),達(dá)朗貝爾（DAlembertJeanLeRond）法國著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家；十八世紀(jì)為牛頓力學(xué)體系的建立作出卓越貢獻(xiàn)的科學(xué)家之一；提出了波動(dòng)方程；第一次提出了流體速度和加速度分量的概念。,DAlembert(1717-1783),早期的流體力學(xué),動(dòng)力學(xué)于1743年出版，是達(dá)朗貝爾最偉大的物理學(xué)著作動(dòng)力學(xué)中闡述了著名的達(dá)朗貝爾原理：作用于一個(gè)物體的外力與動(dòng)力的反作用之和等于零即在沒有約束時(shí)，與牛頓的運(yùn)動(dòng)第二定律一致；但這是概念上的變化，有下列重要意義：把動(dòng)力學(xué)問題轉(zhuǎn)化為靜力學(xué)問題來處理；用于剛體的平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，可利用平面靜力學(xué)方法，使問題簡化；在有約束情況下，用達(dá)朗貝爾原理式非常有利；而且為分析力學(xué)的創(chuàng)立打下了基礎(chǔ)。,早期的流體力學(xué),研究流體的力學(xué)研究從牛頓開始，但作為一門學(xué)科流體力學(xué)，則是18世紀(jì)的歐拉，伯努利(Bernoulli)，克萊洛和達(dá)朗貝爾打下的基礎(chǔ)；歐拉方程和伯努利方程的建立，是流體動(dòng)力學(xué)作為一個(gè)分支學(xué)科建立的標(biāo)志，從此開始了用微分方程和實(shí)驗(yàn)測量進(jìn)行流體運(yùn)動(dòng)定量研究的階段。,早期的流體力學(xué),十九世紀(jì)的流體力學(xué),Navier(1785-1836),Stokes(1819-1903),納維（ClaudeLouisNavier,1785-1836）法國工程師和物理學(xué)家；建立了流體平衡和運(yùn)動(dòng)的基本方程。斯托克斯（1819-1903）英國力學(xué)家、數(shù)學(xué)家；建立粘性流體運(yùn)動(dòng)的基本方程組；,十九世紀(jì)的流體力學(xué),亥姆霍茲（HermannvonHelmholtz,1821-1894）德國物理學(xué)家，生理學(xué)家。亥姆霍茲渦量定理（1858）；,Helmholtz(1821-1894),十九世紀(jì)的流體力學(xué),開爾文（LordKelvin，18241907)原名威廉湯姆森(WilliamThomson），愛爾蘭的數(shù)學(xué)物理學(xué)家、工程師；受勛后的名為凱爾文男爵一世或領(lǐng)主凱爾文(1stBaronKelvin或LordKelvin)；開爾文是熱力學(xué)的主要奠基人之一，被稱為熱力學(xué)之父。于1848年創(chuàng)立了熱力學(xué)溫標(biāo)。,Kelvin(1824-1907),十九世紀(jì)的流體力學(xué),被稱之為“開爾文-赫姆霍茲波浪”的瘋狂的云朵,1869年發(fā)現(xiàn)Kelvin環(huán)量定理（開爾文-赫姆霍茲定理）被用來解釋很多重要的流體現(xiàn)象。開爾文-赫姆霍茲不穩(wěn)定性,十九世紀(jì)的流體力學(xué),雷諾（O.Reynolds，1842-1912）；英國力學(xué)家、物理學(xué)家和工程師；1883年用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了粘性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài)層流和紊流。,Reynolds(1842-1912),雷諾的實(shí)驗(yàn)裝置,二十世紀(jì)的流體力學(xué),1.德國哥廷根學(xué)派的創(chuàng)立普朗特（LudwigPrandtl，18751953），德國物理學(xué)家，哥廷根大學(xué)教授，近代力學(xué)奠基人之一；將19世紀(jì)末期的水力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)研究統(tǒng)一起來，被稱為“現(xiàn)代流體力學(xué)之父”。,L.Prandtl(18751953),二十世紀(jì)的流體力學(xué),1904年，普朗特完成他最著名的一篇論文非常小摩擦下的流體流動(dòng)。在這篇論文中，普朗特首次描述了邊界層及其在減阻和流線型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，描述了邊界層分離，并提出失速概念。由此，創(chuàng)造了邊界層理論。,流體邊界層,二十世紀(jì)的流體力學(xué),我國流體力學(xué)研究做出奠基工作的陸士嘉教授也曾是普朗特的學(xué)生。陸士嘉教授（1911-1986）北京航空學(xué)院的籌建者之一；中國第一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)專業(yè)奠基者。,陸士嘉（1911-1986）,二十世紀(jì)的流體力學(xué),20世紀(jì)上半葉的哥廷根大學(xué)物理學(xué)領(lǐng)域的“麥加”在20世紀(jì)上半葉創(chuàng)造了“哥廷根諾貝爾奇跡”；45位諾貝爾獎(jiǎng)得主曾在哥廷根大學(xué)學(xué)習(xí)、任教或研究；著名校友還包括：德意志帝國的宰相奧托馮俾斯麥；聯(lián)邦德國前總統(tǒng)里夏德馮魏茨澤克；前總理格哈特施羅德；德國大詩人海涅；童話作家格林兄弟；第一批原子彈制造者羅伯特奧本海默；金融家約翰皮爾蒙特摩根；哲學(xué)家亞瑟叔本華，也曾求學(xué)于哥廷根；,哥廷根大學(xué),二十世紀(jì)的流體力學(xué),2.美國的崛起馮卡門（T.vonKrmn，1881-1963），匈牙利猶太人。提出“卡門渦街”理論、建立“湍流”概念；我國著名科學(xué)家錢學(xué)森博士的導(dǎo)師；“全世界聞名的工程力學(xué)和航空技術(shù)權(quán)威”；美國國家科學(xué)勛章的首位獲得者。,T.vonKrmn(1881-1963),二十世紀(jì)的流體力學(xué),1946年，馮卡門提出跨聲速相似律；,可壓縮空氣動(dòng)力學(xué)理論體系,跨聲速相似律（馮卡門）,亞聲速相似律（普朗特）,高超聲速相似律（錢學(xué)森）,超聲速相似律（阿克萊）,二十世紀(jì)的流體力學(xué),1946年10月，題為超聲速空氣動(dòng)力學(xué)的理論和應(yīng)用的重要演講，向人們宣告了超聲速時(shí)代即將到來。他對(duì)航空航天技術(shù)的發(fā)展有過很多重要的預(yù)見，后來都一一成為現(xiàn)實(shí)，例如超聲速飛行、遠(yuǎn)程導(dǎo)彈、全天候飛行、衛(wèi)星,二十世紀(jì)的流體力學(xué),泰勒對(duì)力學(xué)的貢獻(xiàn)對(duì)大氣湍流和湍流擴(kuò)散作了研究(1915,1921,1932)；得出同軸兩轉(zhuǎn)動(dòng)圓軸間流動(dòng)的失穩(wěn)條件(1923)；在研究原子彈爆炸中提出強(qiáng)爆炸的自模擬理論(1946,1950)；指出在液滴中起主要作用的是而不是粘性力(1959)。1974年的流體力學(xué)綜述年刊,Thankyou！,6#201B全體成員,