华南理工大学-流体力学课程-课件精粹

华南理工大学流体力学课程--课件精粹本课程旨在为学生提供全面且深入的流体力学理论知识和实践技能，为未来在工程领域的发展打下坚实基础课程概述课程目标课程内容教学方法掌握流体基本概念、力学原理和应用方法涵盖流体静力学、流体动力学、计算流体理论讲解、案例分析、实验操作、课后作力学等核心内容业相结合流体特性可压缩性粘性流体在压力变化下体积变化的性流体内部层间摩擦力的表现，决质定流体的流动阻力表面张力液体的表面层具有收缩的倾向，形成的力称为表面张力流体静力学压力浮力静止流体中某一点上作用于单位面积静止流体对浸入其中的物体产生的向上的力上托力阿基米德原理浸在流体中的物体所受的浮力等于该物体排开流体的重力流体流动原理连续性方程能量方程描述流体在流动过程中的质量守恒关系描述流体在流动过程中的能量守恒关系123动量方程描述流体在流动过程中的动量变化规律柏努利方程基本原理应用范围局限性描述理想流体在无粘性、稳定流动条件下广泛应用于航空航天、水利工程、机械设仅适用于理想流体，实际应用需要考虑粘的能量守恒关系计等领域性等因素流体流动分类流体流动1层流2湍流3过渡流4非牛顿流体流动5层流与湍流层流1流体流动有序，层间无相互混合湍流2流体流动无序，层间发生剧烈混合过渡流3介于层流和湍流之间的流动状态紊流与边界层12边界层紊流流体与固体壁面接触区域形成的薄层边界层内流体流动状态，具有高雷诺数流量测量技术涡轮流量计超声波流量计电磁流量计利用流体旋转涡轮产生脉冲信号来测量流量利用声波在流体中传播时间差来测量流量利用电磁感应原理测量导电流体的流量管道流动阻力管道网络分析节点法1以节点为基础，建立流量平衡方程回路法2以回路为基础，建立压力平衡方程泵与水轮机泵水轮机将机械能转换为流体能量的装置将流体能量转换为机械能的装置气动力学基础气动力流体对物体产生的力升力垂直于气流方向的力，使飞机上升阻力与气流方向相反的力，阻碍飞机运动翼型与升力计算12翼型升力系数飞机机翼的横截面形状描述翼型升力大小的无量纲系数气流绕流分析绕流现象分析方法气流绕过物体时的流动现象实验方法、数值模拟方法等亚声速与高超声速流动声速1亚声速流动2超声速流动3高超声速流动4压缩性流体流动压缩性1流体密度随压力变化而变化的性质马赫数2描述流体速度与声速之比的无量纲数流体动力学应用能源工程航空航天交通运输风力发电、水力发电等飞机、火箭、卫星等设计汽车、轮船、火车等设计流体力学在航天领域的应用火箭推进气动设计利用喷气原理产生推力，推动火优化航天器外形，降低飞行阻力，箭升空提高飞行效率轨道控制利用流体动力学原理，控制航天器在轨道上的运行流体力学在机械工程中的应用发动机设计流体传动优化发动机内部气流流动，提高利用流体压力传递动力，例如液燃油效率压系统热交换器设计优化流体流动路径，提高热交换效率流体力学在能源工程中的应用风力发电水力发电利用风力驱动风机叶片旋转，发电利用水流冲击水轮机叶片旋转，发电核能利用核反应堆中冷却剂的流动和热传递流体力学在医疗工程中的应用人工器官1人工心脏瓣膜、人工血管等血液流动分析2研究血液在血管中的流动规律，诊断疾病药物输送3设计药物输送系统，提高药物的靶向性和效率流体力学在建筑工程中的应用风荷载计算计算建筑物在风力作用下的受力情况，保证建筑物的稳定性排水系统设计设计合理的排水系统，防止建筑物积水空调系统设计优化室内空气流动，提高空调效率流体力学在环境工程中的应用12水污染控制空气污染控制污水处理、水质监测等大气污染物扩散、烟气治理等流体力学在生物工程中的应用心脏模型生物运动研究心脏的血液流动规律，诊断心血管疾病研究鱼类、鸟类等生物的运动机制，为仿生设计提供参考流体力学在食品工程中的应用食品加工包装设计食品搅拌、混合、输送等过程优化食品包装结构，延长食品保质期流体力学在化工过程中的应用反应器设计分离过程优化反应器内部流体流动，提高例如蒸馏、萃取等过程反应效率流体输送管道设计、泵选型等实验室常用测量设备实验数据处理与分析数据记录1准确记录实验数据，确保数据的完整性和可靠性数据处理2对实验数据进行整理、分析，得出结论数据分析3运用统计学方法，对实验数据进行分析，得出结论试验报告撰写要点实验目的清晰描述实验目的，明确实验目标实验方法详细说明实验方法，包括设备、步骤、参数等实验结果展示实验结果，包括数据、图表等结论分析分析实验结果，得出结论，并与理论知识进行比较课程总结与展望课程总结课程展望流体力学是一门重要的基础学科，广泛应用于各个领域随着科技发展，流体力学研究将不断深入，应用领域将不断拓展。