流體力學 課件1緒論

王乾蒙民偉科技大樓（至善路）北樓N-70415011258368(M),wangqian_hust@163.com

緒論2.流體力學的研究對象和內容3.流體力學的發展史4.流體力學的研究方法1.本課程的主要內容2026/8/1335.本課程的預備知識本課程的主要內容2026/8/134定位：專業基礎課注重流體力學基本概念、原理和分析方法內容：流體力學的基本原理和分析方法緒論

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流體的物理性質 4流體運動學 8流體動力學基本原理 8理想流體動力學 12氣體力學基礎 12粘性流體動力學基礎 12上半學期（期中測驗）

本課程的主要內容5學時：共64學時（十一放4學時）

授課58（期中考試2、專題課

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教材及參考書

-《流體力學》，張兆順、崔桂香，清華大學出版社

-《流體力學理論例題與習題》，朱之墀、王希麟，清華大學出版社

-《Anintroductiontofluidmechanics》,G.K.Batchelor,CambridgeUniversityPress

-《張量算法簡明教程》，呂盤明，中國科大出版社-《矢量分析與場輪》，謝樹藝，高等教育出版社成績：作業10%、期中40%，期末50%方式：上課、作業、考試；

根據研究課題，可提交研究報告(10%)+期末40%緒論2.流體力學的研究對象和內容3.流體力學的發展史4.流體力學的研究方法1.本課程的主要內容2026/8/1365.本課程的預備知識流體力學的研究對象和內容流體力學是什么？研究流體（液體和氣體）的運動規律及其和周圍物體的相互作用；研究對象物質狀態固態、液態、氣態、等離子態和超固態牛頓流體空氣、水、油、血液…研究內容流體運動規律及其和周圍物體的相互作用流動現象在自然界中非常普遍，流體力學的內容非常廣泛。例如：環境、能源、運輸、生物醫學……2026/8/137颶風2026/8/138為何南北半球颶風旋轉方向不同？海嘯&海浪2026/8/139TSUNAMI：Japaneseterm(literallymeaning"bigwave")nowgenerallyusedforanunusual,verylargewaveorseriesofwaves.Tsunamisaregeneratedeitherbysubmarineearthquakes,bylandslidesorbyeffectsofvolcaniceruptions(suchasthecollapseofacalderainthesea).Tsunamishavelongwavelengthsandsmallwaveheightsontheopensea.Aswaterdepthdecreasesnearlandthewavelengthdiminishesandthewaveheightincreasesdramaticallywhichmayleadtocatastrophicfloodingofcoastalareas.Tsunamismaydeceivecoastalresidentsinthatawavetroughmayaarrivebeforethefirstwavecrest.？能源開發利用2026/8/1310交通運輸2026/8/1311生物醫學2026/8/1312緒論2.流體力學的研究對象和內容3.流體力學的發展史4.流體力學的研究方法1.本課程的主要內容2026/8/13135.本課程的預備知識流體力學的發展史十七世紀中葉前，流動現象的樸素直觀認識墨翟（公元前468-376，戰國初）

--《墨經》，記載了浮力現象阿基米德（公元前287-212）沈括（公元1031-1095，北宋）--《浮漏儀》，“漏壺渴鳥”

（虹吸現象）達·芬奇（公元1452-1519）

--簡單的流體機械，流體中的漩渦2026/8/1314流體力學的發展史2026/8/1315十七世紀末到十九世紀末，初步形成獨立學科伽利略（1564-1642）

--實驗流體力學，流體中物體運動阻力

歐拉、伯努力（十八世紀）

--流體力學形成獨立學科

達朗貝爾佯謬

--在造船與航空工業中提出了摩擦阻力問題

--發現了理論分析和實驗之間存在的矛盾流體力學的發展史2026/8/1316二十世紀近代流體力學發展時期，分為兩個階段

20世紀初到50年代--以空氣動力學為主的時期：主要標志和成就機翼理論：正確解釋飛行原理，飛機的升力是怎樣產生的，開辟了人類飛行時代；邊界層理論（普朗特）：正確解釋流動阻力的產生；突破音障：飛機接近音速時強烈振動；預言熱障：激波流體力學的發展史2026/8/131720世紀50年代以來--應用科學時代人們相信：復雜流動現象可以通過流體力學原理來預測和控制除“空氣動力學”和“水動力學”外，還發展了地球物理流體力學：大氣、海洋；氣體力學：高速空氣動力學；水波動力學：波和堤岸、海洋平臺的相互作用；滲流力學生物流體力學工業流體力學非牛頓流體力學、流變學運動流體力學？流體力學的發展史2026/8/1318目前流體力學的發展重點復雜流動的預測和控制復雜介質：兩相、多相流體，高分子、高稠度非牛頓流體，超高溫氣體，有化學反應的介質；復雜流態： 湍流、多物理場耦合流動；復雜幾何邊界： 飛機整機計算，多級透平整機計算;緒論2.流體力學的研究對象和內容3.流體力學的發展史4.流體力學的研究方法1.本課程的主要內容2026/8/13195.本課程的預備知識流體力學的研究方法2026/8/1320理論研究建立流動模型建立正確可解方程和邊界條件（數學上困難）實驗研究認識流動、發現新現象模化實際流動（受環境限制，普適性差）數值研究(20世紀50年代以后逐漸發展)利用數值計算模擬、預測流動，驗證理論（對復雜且缺乏完善數學模型的問題不適用）緒論2.流體力學的研究對象和內容3.流體力學的發展史4.流體力學的研究方法1.本課程的主要內容2026/8/13215.本課程的預備知識本課程的預備知識2026/8/1322向量和張量的表示坐標：正交坐標基單位矢量：向量：張量：愛因斯坦求和約定并矢：本課程的預備知識2026/8/1323克羅內克爾δ符號置換符號i,j,k中至少有兩個相同i,j,k排列順序為123123。。。i,j,k排列順序為321321。。。本課程的預備知識2026/8/1324哈密爾頓算子梯度散度標量的梯度是向量向量的梯度是二階張量本課程的預備知識2026/8/1325應用舉例本課程的預備知識2026/8/1326高斯公式（體積分與面積分的轉換關系）斯托克斯公式（面積分與線積分的轉換關系）課后作業2026/8/13