流体力学指的是什么?它是如何发展起来的?

如题所述

欧拉方程和伯努利方程的建立,是流体动力学作为一个分支学科建立的标志,从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。从18世纪起,位势流理论有了很大进展,在水波、潮汐、涡旋运动、声学等方面都阐明了很多规律。法国拉格朗日对于无旋运动,德国赫尔姆霍兹对于涡旋运动作了不少研究……。在上述的研究中,流体的粘性并不起重要作用,即所考虑的是无粘流体。这种理论当然阐明不了流体中粘性的效应。   

19世纪,工程师们为了解决许多工程问题,尤其是要解决带有粘性影响的问题。于是他们部分地运用流体力学,部分地采用归纳实验结果的半经验公式进行研究,这就形成了水力学,至今它仍与流体力学并行地发展。1822年,纳维建立了粘性流体的基本运动方程;1845年,斯托克斯又以更合理的基础导出了这个方程,并将其所涉及的宏观力学基本概念论证得令人信服。这组方程就是沿用至今的纳维-斯托克斯方程(简称N-S方程),它是流体动力学的理论基础。上面说到的欧拉方程正是N-S方程在粘度为零时的特例。   

普朗特学派从1904年到1921年逐步将N-S方程作了简化,从推理、数学论证和实验测量等各个角度,建立了边界层理论,能实际计算简单情形下,边界层内流动状态和流体同固体间的粘性力。同时普朗克又提出了许多新概念,并广泛地应用到飞机和汽轮机的设计中去。这一理论既明确了理想流体的适用范围,又能计算物体运动时遇到的摩擦阻力。使上述两种情况得到了统一。   

20世纪初,飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空事业的发展,期望能够揭示飞行器周围的压力分布、飞行器的受力状况和阻力等问题,这就促进了流体力学在实验和理论分析方面的发展。20世纪初,以儒科夫斯基、恰普雷金、普朗克等为代表的科学家,开创了以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论,阐明了机翼怎样会受到举力,从而空气能把很重的飞机托上天空。机翼理论的正确性,使人们重新认识无粘流体的理论,肯定了它指导工程设计的重大意义。

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第1个回答  2018-01-10

流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。中国有大禹治水疏通江河的传说。秦朝李冰父子(公元前3世纪)领导劳动人民修建了都江堰,至今还在发挥作用。大约与此同时,罗马人建成了大规模的供水管道系统。 对流体力学学科的形成作出贡献的首先是古希腊的阿基米德。他建立了包括物体浮力定理和浮体稳定性在内的液体平衡理论,奠定了流体静力学的基础。此后千余年间,流体力学没有重大发展。15世纪意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题。17世纪,帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学,却是随着经典力学建立了速度、加速度,力、流场等概念,以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。

第2个回答  2018-01-10

瑞士著名科学世家伯努利家族的重要成员之一。1700年1月29日出生于荷兰的格罗宁根。1782年3月17日卒于格罗宁根,终生独身。1726~1733年在俄国圣彼堡科学院主持数学部。伯努利具有坚实的数学基础和敏锐的洞察力,解决问题往往表现出他的独创性。1725~1749年间,他曾十次获得法国科学院的奖金。第一次获奖时仅24岁,当时他设计了一架用于海上测定时间的漏壶。他的研究领域包括数学、力学、磁学、潮汐、洋流、行星轨道等。他曾与瑞士数学家L欧拉和苏格兰数学家C马克劳林合作撰写关于潮汐的论文并获奖。1738年他在施特拉斯堡出版了《水动力学》一书,奠定了这一学科的基础,并因此获得了极高的声望。他提出理想流体的能量守恒定律,即单位重量液体的位置势能、压力势能和动能的总和保持恒定,后即称为“伯努利定理”。在此基础上,他又阐述了水的压力、速度之间的关系,提出了流体速度增加则压力减小这一重要结论。伯努利在固体力学方面亦有很多论著,如1735年提出悬臂梁振动方程,1742年提出弹性振动理论中的叠加原理。

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