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计算流体力学教师:李大鸣天津大学建筑工程学院2011年流体力学什么是流体:从物质存在形式看是液体和气体;从物质特点看具有易流动性。什么是流体力学:是研究流体宏观运动规律的科学。流体力学的研究方法:实验(试验)研究、理论分析、数值模拟。1)自身无具体形状,可充满(或部分充满)某一容器,并与容器内壁保持相同的形状。2)静止时不能承受切应力,在微小切应力作用下,流体会发生不断变形。3)静止流体内不能抵抗拉力,只能抵抗压力。计算流体力学中的基本问题基本方程计算方法程序设计前后处理目的:解释物理现象,putationalFluidDynamics基本假定微体分析有限体分析微分方程理论公式分析求解质量守恒、:三千年前,上古的大禹治水;春秋战国的李冰都江堰;秦朝的郑国渠(公元前256-210年);希腊:阿基米德的论浮体(公元前250年);罗马:规模宏大的给水系统:意大利:文艺复兴时代达芬奇波动、水跃、自由射流、钝体后的旋涡;埃及、印度、两河流域等。瑞典:1738,Bernoulli(1700-1782)水动力学中关于流体运动和阻力的备忘录;瑞典:Euler(1707-1765)理想流体运动微分方程;俄国:罗蒙诺索夫(1711-1715)热能与机械能转化的关系;俄国:儒可夫斯基机翼升力理论;德国:1768,Chezy管道阻力研究有重大进展;1822,Navier提出流体运动与受力的平衡关系;1845,Stokes提出流体运动微分方程;当时,Navier,Cauchy,Poisson,Saint-Venant和Stokes都以不同的完善程度实现了这一点;1843,Saint-Venant提出流体应力状态;法国:1848,别尔特朗提出相似变换方法;德国:1880,Reynolds雷诺实验;Poisson(1781-1840),Alembert,达朗伯(1717-1783),Lagrange(1736-1813),Laplace(1749-1827)做了大量工作;这一时期研究工作朝着两个方向发展,理论流体力学和(试验)水力学;流体力学方程复杂求解困难,无法在实际问题中应用;(圆柱的绕流问题)水力学基于试验研究,无法用理论分析来解释;1904,Prandtl提出边界层理论为统一两个流体力学分支作出了巨大贡献。