流体力学的发展历程

一:计算流体力学的简史

流体力学和其他学科一样,是通过理论分析和实验研究两种手段发展起来的。很早就已有理论流体力学和实验液体力学两大分支。理论分析是用数学方法求出问题的定量结果。但能用这种方法求出结果的问题毕竟是少数,计算流体力学正是为弥补分析方法的不足而发展起来的。早在20世纪初,理查德就已提出用数值方法来解流体力学问题的思想。但是由于这种问题本身的复杂性和当时计算工具的落后,这一思想并未引起人们重视。自从40年代中期电子计算机问世以来,用电子计算机进行数值模拟和计算才成为现实。1963年美国的F.H.哈洛和J.E.弗罗姆用当时的IBM7090计算机,成功地解决了二维长方形柱体的绕流问题并给出尾流涡街的形成和演变过程,受到普遍重视。1965年,哈洛和弗罗姆发表“流体动力学的计算机实验”一文,对计算机在流体力学中的巨大作用作了引人注目的介绍。从此,人们把60年代中期看成是计算流体力学兴起的标志。计算流体力学的历史虽然不长,但已广泛深入到流体力学的各个领域,相应地也形成了各种不同的数值解法。就目前情况看,主要是有限差分方法和有限元法。有限差分方法在流体力学中已得到广泛应用。而有限元法是从求解固体力学问题发展起来的。近年来在处理低速流体问题中,已有相当多的应用,而且还在迅速发展中。

二:流体力学发展到现在为什么还要进行风洞试验

现在的流体力学好吗?对于很多的复杂的飞行器,还有不同的表面材料根本就不能完全算出来。

比如,风吹到水面上,会起波纹,不同的风速形成的波纹的频率不同,可现在的流体力学根本就算不出来。

三:如何评价流体力学领域的科研成果

宏硕哈工大考研为你解1、学科简介

本专业为力学一级学科下的二级学科之一,培养工学及理学硕士研究生。流体力学是一门基础性很强和应用性很广的学科,它的研究对象随着生产的需要与科学的发展在不断的更新,学姐羣二四八一三四六八二深化和扩大。60年代以前,它主要围绕航空,航天,大气,海洋,航运,水利和各种管路等方面,研究流体运动中的动量传递问题,即局限于研究流体的运动规律,和它与固体,液体或大气界面之间的相互作用力问题。

50年代以后,能源,环境保护,化工和石油等领域中的流体力学问题,逐渐受到重视。这类问题的特征是:尺度小,速度低,并在流体运动过程中还伴随有传热,传质现象。

近年来,流体的对流传热,传质问题受到高度重视,并获得巨大发展。这样,流体力学的研究对象从流体的动量传递扩散到它的热量和质量传递,也就是说,除了研究流体的运动规律以外,还要研究它的传热,传质规律。同样地,在固体,液体或气体界面处,不仅研究相互之间的作用力,而且还需要研究它们之间的传热,传质规律。

2、专业培养目标

本学科培养德、智、体全面发展,在流体力学领域内具有坚实的理论基础、系统的专业知识和较熟练的实验技能,了解流体力学、生物工程力学领域发展前沿和动态,具有独立开展本学科科学研究工作能力的高层次专门人才。学位获得者应能承担高等院校、科研院所以及高科技的教学、科研及开发管理等工作。

3、专业方向

01复杂流体和微流体的数值模拟

02工程与生物流体力学

4、考试科目

①101思想政治理论

②201英语一

③301数学一

④811理论力学或812材料力学I

四:流体力学中充分发展层是什么意思

就是指的流速基本趋于稳定的区域,基本就是可以忽略边界层影响以及边界条件影响(如拐角处,入流涡流处等)的区域。

五:计算流体力学的前景怎么样

当然是比较好的,因为他依赖计算机,计算机的发展对其影响很大,目前CFD能够对大多数的情况进行计算,得到满意的结果,往后越来越多的设计工作都可以借助CFD完成 相当有前景

六:边界层的概念是什么?边界层理论对流体力学的发展有什么重要意义

概念:

边界层是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层,又称流动边界层、附面层。它的厚度是:从物面 (当地速度为零)开始,沿法线方向至速度与当地自由流速度U 相等(严格地说是等于0.990或0.995U)的位置之间的距离。

重要意义:

控制边界层的不利影响。例如,在应用上(例如对航空飞行器来说),层流边界层的过渡和分离,使机翼阻力(增加)或举力减少(甚至失速),因此人们很早就设法使机翼表面光滑,并设计“层流翼剖面”,以维持层流边界层。但这种控制是有限的,所以人们后来采用了许多人工控制边界层的方法,以达到影响边界层结构,从而避免边界层内气流分离,和减少阻力增加举力的目的。实验和理论得出如下的使流体局部加速的几种有效方法:①使部分物面移动,②通过物面上的喷孔(狭缝)吹出流体,以增加表面滞流的能量(图9);③通过物面上的狭缝,吸走滞流,使边界层变薄,以抑制分离;④用不同气体喷射,加速滞流;⑤变更机翼形状

七:流体力学的研究方法大体上有哪三种

理论分析,数值模拟和实验研究,一般上来说,也就是这三种方法了!这三种也无所谓哪个比哪个更重要,都是互相支撑,相辅相成的!

八:力学史的经典力学

伽利略对动力学的主要贡献是他的惯性原理和加速度实验。他研究了地面上自由落体、斜面运动、抛射体等运动,建立了加速度的概念并发现了匀加速运动的规律。他采用科学实验和理论分析相结合的方法,指出了传统的亚里士多德的运动观点的错误,并竭力宣扬日心说。他在1638年出版的《关于两门新科学的谈话和数学证明》是动力学的第一本著作。C.惠更斯在动力学研究中提出向心力、离心力、转动惯量、复摆的摆动中心等重要概念。另一方面,开普勒根据第谷的30年天文观测资料总结出行星运动的三定律(1609,1619)。I.牛顿继承和发展了这些成果,提出了物体运动定律和万有引力定律。他的成就收在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中。他在本书中给出的运动三定律是:①第一定律:任何一个物体将保持它的静止状态或作匀速直线运动,除非有施加于它的力迫使它改变此状态。②第二定律:物体运动量的改变与施加的力成正比,并发生于该力的作用线方向上。③第三定律:对于任何一个作用必有一个大小相等而方向相反的反作用。第一定律在伽里略著作中已有叙述,1644年R.笛卡儿在形式上又作过改进。第三定律是牛顿总结C.雷恩、J.沃利斯和惠更斯等人的结果得出的。牛顿的万有引力定律是他在1665~1666年间开始考虑,后来在R.胡克1679年的建议启发下得出的。牛顿运动定律是就单个自由质点而言的,J.le R.达朗伯把它推广到受约束质点的运动。J.-L.拉格朗日进一步研究受约束质点的运动,并把结果总结在他的著作《分析力学》(1788年初版)中,分析力学从此创立。在此以前,L.欧拉建立了刚体的动力学方程(1758)。至此以质点系和刚体的运动规律为主要研究对象的经典力学臻于完善。在这发展过程中,有限自由度运动和振动的理论稍后于弹性弦和杆的振动理论,这是历史顺序和逻辑顺序少有的不一致,其原因是弹性振动研究是由声学促进的。1787年克拉尼作了杆和板振动模态的实验。1788年拉格朗日的《分析力学》中对有限自由度微振动已有完整的论述,后来,К.维尔斯特拉斯于1858年和О.И.索莫夫于1859年分别指出了其中的缺陷。欧拉是继牛顿以后对力学贡献最多的学者。除了对刚体运动列出运动方程和动力学方程并求得一些解外,他对弹性稳定性作了开创性的研究,并开辟了流体力学的理论分析,奠定了理想流体力学的基础,在这一时期经典力学的创建和下一时期弹性力学、流体力学成长为独立分支之间,他起着承上启下的作用。达朗伯也研究流体的运动,得到运动物体受到的流体阻力为零的结论,即达朗伯佯谬。牛顿关于阻力的公式(1723)、达朗伯佯谬(1752)以及它们和流体阻力实验结果之间的差别,很长时期内推动流体力学的研究,促进了下一时期流体力学分支的产生。 19世纪中固体方面的力学的发展,除材料力学更趋完善并逐渐发展为杆件系统的结构力学外,主要是数学弹性力学的建立。材料力学、结构力学与当时土木建筑技术、机械制造、交通运输等密切相关,而弹性力学在当时很少有直接的应用背景,主要是为探索自然规律而作的基础研究。1807年T.杨提出弹性模量的概念,指出剪切和伸缩一样,也是一种弹性变形。虽然杨氏模量的形式与现代定义不一样,杨也并不清楚剪切和伸缩应有不同的模量,但杨的工作成为弹性理论建立的前奏。C.-L.-M.-H.纳维在1827年发表了他1821年的研究结果《关于弹性平衡和运动规律的研究报告》,此报告从分子结构理论(1763年博斯科维奇模型假定物质是由以中心力相互作用的许多离散分子组成的)出发,建立了各向同性弹性固体方程,其中只有一个弹性常量。A.-L.柯西在1823年将离散分子模型改......余下全文>>

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