流體力學(xué)發(fā)展歷程和展望版

流體力學(xué)王常斌2013年11月發(fā)展歷程及展望流體力學(xué)發(fā)展史概述流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的研究內(nèi)容流體力學(xué)的研究方法流體力學(xué)的展望??????計算流體力學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用概述流體力學(xué)是研究流體在外力作用下平衡和運動一門學(xué)科，是力學(xué)的一個分支。流體力學(xué)靜力學(xué)動力學(xué)宏觀平衡運動規(guī)律概述流體力學(xué)是研究流體在外力作用下平衡和運動一門學(xué)科，是力學(xué)的一個分支。學(xué)科分類與代碼130.10基礎(chǔ)力學(xué)130.35爆炸力學(xué)130.15固體力學(xué)130.40物理力學(xué)130.20振動與波130.45統(tǒng)計力學(xué)130.25流體力學(xué)130.50應(yīng)用力學(xué)130.30流變學(xué)一級學(xué)科130力學(xué)二級學(xué)科130.25流體力學(xué)概述130.2511理論流體力學(xué)130.2544等離子體動力學(xué)130.2514水動力學(xué)130.2547電磁流體力學(xué)130.2517氣體動力學(xué)130.2551非牛頓流體力學(xué)130.2521空氣動力學(xué)130.2554流體機械流體力學(xué)130.2524懸浮體力學(xué)130.2557旋轉(zhuǎn)與分層流體力學(xué)130.2527湍流理論130.2561輻射流體力學(xué)130.2531粘性流體力學(xué)130.2564計算流體力學(xué)130.2534多相流體力學(xué)130.2567實驗流體力學(xué)130.2537滲流力學(xué)130.2571環(huán)境流體力學(xué)130.2541物理—化學(xué)流體力學(xué)130.2599流體力學(xué)其他學(xué)科三級學(xué)科：130.2531粘性流體力學(xué)流體力學(xué)中研究得最多的流體是水和空氣。它的主要基礎(chǔ)是牛頓運動定律和質(zhì)量守恒定律，常常還要用到熱力學(xué)知識，有時還用到宏觀電動力學(xué)的基本定律、本構(gòu)方程和物理學(xué)、化學(xué)的基礎(chǔ)知識。概述1738年伯努利出版他的專著時，首先采用了水動力學(xué)這個名詞并作為書名；1880年前后出現(xiàn)了空氣動力學(xué)這個名詞；1935年以后，人們概括了這兩方面的知識，建立了統(tǒng)一的體系，統(tǒng)稱為流體力學(xué)。概述除水和空氣以外，流體還指作為汽輪機工作介質(zhì)的水蒸氣、潤滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高壓作用下的金屬和燃燒后產(chǎn)生成分復(fù)雜的氣體、高溫條件下的等離子體等等。流體力學(xué)發(fā)展史概述流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的研究內(nèi)容流體力學(xué)的研究方法流體力學(xué)的展望??????計算流體力學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)和其他自然科學(xué)一樣，是隨著生產(chǎn)實踐而發(fā)展起來的。第一階段（16世紀(jì)以前）萌芽階段第二階段（16世紀(jì)文藝復(fù)興以后—18世紀(jì)中葉）成為一門獨立學(xué)科的基礎(chǔ)階段第三階段（18世紀(jì)中葉—19世紀(jì)末）兩方向發(fā)展—歐拉(理論)、伯努利(實驗)第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的發(fā)展可大致分為四個階段流體力學(xué)的發(fā)展簡史第一階段（16世紀(jì)以前）萌芽階段公元前2286年－公元前2278年大禹治水—疏壅導(dǎo)滯（洪水歸于河）（傳說）公元前300年左右（秦帝國）都江堰 、鄭國渠 、靈渠公元584年－公元610年隋朝南北大運河、船閘應(yīng)用；埃及、巴比倫、羅馬

、希臘、印度等地水利、造船、航海產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)研究古希臘哲學(xué)家阿基米德《論浮體》公元前250年）奠定了流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)【大禹治水】相傳約4000多年前，黃河流域洪水為患，堯命鯀負責(zé)組織治水工作。鯀采取“水來土擋”

的策略治水。鯀治水失敗后由其獨子禹主持治水大任。禹通過考察，禹采用了“治水須順?biāo)?，水性就下，?dǎo)之入海。高處就鑿?fù)?，低處就疏?dǎo)”的治水思想。根據(jù)輕重緩急，定了一個治的

順序，先從首都附近地區(qū)開始，再擴展到其它各地。據(jù)說禹治水到涂山國，即他家所在地，但他三過家門，都因治水忙碌，無法進家門看看。他的妻子到工地看他，也被他送回。禹治水13年，耗盡心血與體力，終于完成了這一件名垂青史的大業(yè)。流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的發(fā)展簡史【都江堰】位于四川省都江堰市城西，是中國古代建設(shè)并使用至今的大型水利工程，被譽為

“世界水利文化的鼻祖”，是四川著名的旅游勝地。通常認為，都江堰水利工程是由秦國蜀郡太守李冰及其子率眾于公元前256年左右修建的，是全世界迄今為止，年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程，屬全國重

點文物保護單位。也是四川的一大景點。流體力學(xué)的發(fā)展簡史【鄭國渠】公元前246年（秦始皇元年）由韓國水工鄭國主持興建，約十年后完工。是最早在關(guān)中建設(shè)大型水利工程的，戰(zhàn)國末年秦國穿鑿，位于今天的涇陽縣西北25公里的涇河北岸。它西引涇水東注洛水，長達300余里（灌溉面積號稱4萬頃），使關(guān)中干旱平原成為沃野良田，糧食產(chǎn)量大增，鄭國渠不但未能起到“疲秦”的初衷，反而極大增強了

秦國的國力。直接支持了秦國統(tǒng)一六國的戰(zhàn)爭。。流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的發(fā)展簡史【靈渠】靈渠建成于秦始皇33年（公元前214年），全長37.4公里，是世界上最古老的運河之一。

靈渠由鏵嘴、大小天平、南渠、北渠、泄水天平和陡門組成，設(shè)計科學(xué)，建筑精巧，鏵嘴將湘江水三七分流，其中三分水向南流入漓江，七分水向北匯入湘江，溝通了長江、珠江兩大水系，成為秦代以來中原與嶺南的交通樞紐，為秦始皇統(tǒng)一中國起了重要作用。流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的發(fā)展簡史靈渠渠首處用攔河壩壅高湘江水位，將其一股（南渠）通過穿越分水嶺的人工渠道引入漓江上源支流，并對天然河道進行擴挖和整治后，入漓江；將另一股（北渠）另開新渠于湘江右岸入湘江。流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的發(fā)展簡史古羅馬供水（water

supply

in

ancient

Rome）古代羅馬人在城市供水工程方面的成就突出。從公元前312－公元226年的500余年中，羅馬城先后修建了11條大型輸水道。供水系統(tǒng)的水源是羅馬城周圍的河流、湖泊和泉水。有些水源距離較遠，如公元前144年建成的梅西亞輸水道長達62km。水先貯存在城市周圍200多個大大小小的水庫和池塘中，然后通過輸水道從不同的高度進入羅馬城，以滿足城市用水需要。除供給必要的生活用水外，還要為公共浴室和公共噴泉供水。輸水道除常規(guī)渠道外，許多地方還采用了虹吸管、隧洞和連拱支撐的石質(zhì)渡槽。阿基米德（公元前287—公元前212年）古希臘哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家。出生于西西里島的敘拉古。阿基米德到過亞歷山大里亞，據(jù)說他住在亞歷山大里亞時期發(fā)明了阿基米德式螺旋抽水機。后來阿基米德成為兼數(shù)學(xué)家與力學(xué)家的偉大學(xué)者，并且享有“力學(xué)之父”的美稱。

阿基米德流傳于世的數(shù)學(xué)著作有10余種，多為希臘文手稿。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第一階段（16世紀(jì)以前）萌芽階段通常認為，流體力學(xué)起源于阿基米德（Archimedes）在公元前250年對浮力的研究。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第二階段（16世紀(jì)文藝復(fù)興以后-18世紀(jì)中葉）成為一門獨立學(xué)科的基礎(chǔ)階段1586年斯蒂芬—水靜力學(xué)原理1612年伽利略—物體沉浮的基本原理1650年帕斯卡—“帕斯卡原理”1686年牛頓—牛頓內(nèi)摩擦定律1738年伯努利—理想流體的運動方程即伯努利方程1775年歐拉—理想流體的運動方程（歐拉運動微分方程）流體力學(xué)的發(fā)展簡史第二階段（16世紀(jì)文藝復(fù)興以后-18世紀(jì)中葉）成為一門獨立學(xué)科的基礎(chǔ)階段流體力學(xué)的初步形成是在17世紀(jì)，帕斯卡（B.Pascal）于1653年發(fā)現(xiàn)了靜止液體的壓強傳遞定律，即帕斯卡原理。帕斯卡(1623-1662)法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、近代概率論的奠基者。他提出一個關(guān)于液體壓力的定律，后人稱為帕斯卡定律。他建立的直覺主義原則對于后來一些哲學(xué)家，如盧梭和伯格森等都有影響。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第二階段（16世紀(jì)文藝復(fù)興以后-18世紀(jì)中葉）成為一門獨立學(xué)科的基礎(chǔ)階段1687年牛頓（I.Newton）分析了運動平板在普通流體中所受的流體阻力，提出了牛頓內(nèi)摩擦定律。艾薩克?牛頓爵士（1642—1727）英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、科學(xué)家、思想家和哲學(xué)家，同時是英國當(dāng)時煉金術(shù)熱衷者。他在1687年7月5日發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運動定律是經(jīng)典力學(xué)。牛頓還和萊布尼茨各自獨立地發(fā)明了微積分。他被公認為是人類歷史上最偉大，最有影響力的科學(xué)家之一。丹尼爾·伯努利（1700～1782)瑞士物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、醫(yī)學(xué)家。伯努利從經(jīng)典力學(xué)的能量守恒出發(fā)，研究供水管道中水的流動，精心地安排了實驗并加以分析，得到了流體定常運動下的流速、壓力、管道高程之間的關(guān)系——伯努利方程。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第二階段（16世紀(jì)文藝復(fù)興以后-18世紀(jì)中葉）成為一門獨立學(xué)科的基礎(chǔ)階段1738年伯努利（D.Bernoulli）對管道流動進行了大量的觀察和測量，提出了伯努利定理。萊昂哈德·歐拉（1707～1783）是瑞士數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家。他被一些數(shù)學(xué)史學(xué)者稱為歷史上

最偉大的兩位數(shù)學(xué)家之一（另一是卡爾·弗里德里克·高斯）。歐拉是第一個使用“函數(shù)”一詞來描述包含各種參數(shù)的表達式的人，例如：y=F(x)（函數(shù)的定義由萊布尼茲在1694年給出）。他是把微積分應(yīng)用于物理學(xué)的先驅(qū)者之一。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第二階段（16世紀(jì)文藝復(fù)興以后-18世紀(jì)中葉）成為一門獨立學(xué)科的基礎(chǔ)階段1755年歐拉（I.Euler），采用了連續(xù)介質(zhì)的概念，把靜力學(xué)中壓力的概念推廣到運動流體中，建立了歐拉方程，正確地用微分方程組描述了無粘流體的運動?！こ碳夹g(shù)快速發(fā)展，提出很多經(jīng)驗公式1769年謝才—謝才公式（計算流速、流量）1895年曼寧—曼寧公式（計算謝才系數(shù)）1732年比托—比托管（測流速）1797年文丘里—文丘里管（測流量）▲理論1823年納維，1845年斯托克斯分別提出粘性流體運動 方程組（N-S方程）流體力學(xué)的發(fā)展簡史第三階段（18世紀(jì)中葉—19世紀(jì)末）兩個方向發(fā)展—歐拉（理論）、伯努利（實驗）1769年，謝才總結(jié)大量明渠流實測資料提出的計算恒定均勻流的經(jīng)驗公式，一直就用至今。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第三階段（18世紀(jì)中葉—19世紀(jì)末）兩個方向發(fā)展—歐拉（理論）、伯努利（實驗）謝才（A-Chezyap，1718－1798）法國水力工程師。參與了巴黎學(xué)多橋梁與街道的施工和驗收，并對法國的運河建設(shè)，尤其是連接塞納河與羅納河流域的勃垠第運河進行了研究。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第三階段（18世紀(jì)中葉—19世紀(jì)末）兩個方向發(fā)展—歐拉（理論）、伯努利（實驗）皮托（Pitot,Henri

1695—1771）法國數(shù)學(xué)家、水利工程師，發(fā)明了測量流速的皮托管。

1724年被選入科學(xué)院。在任朗格多克的總工程師期間，對運河、橋梁及排水工程作了各種維修和建造工作。這方面的主要成就是為蒙彼利埃市建造下水道（1753-1786年）其中有一段長1000米為羅馬式石拱建筑。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第三階段（18世紀(jì)中葉—19世紀(jì)末）兩個方向發(fā)展—歐拉（理論）、伯努利（實驗）文丘里（

Giovanni

Battista

Venturi，1746—1822）意大利物理學(xué)家，1797年創(chuàng)造了量測管道流量的文丘里管。文丘里管：測量流體壓差的一種裝置。文丘里管是先收縮而后逐漸擴大的管道。測出其入口截面和最小截面處的壓力差，用伯努利定理即可求出流量。納維（1785-1836）法國工程師和物理學(xué)家；建立了流體平衡和運動的基本方程。斯托克斯（1819-1903）英國力學(xué)家、數(shù)學(xué)家；建立粘性流體運動的基本方程組。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第三階段（18世紀(jì)中葉—19世紀(jì)末）兩個方向發(fā)展—歐拉（理論）、伯努利（實驗）1823年納維（I.Navier）、1845年斯托克斯（B.Stokes）分別采用不同的方法建立了粘性流體運動的微分方程。從此流體力學(xué)得到了迅速發(fā)展。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展理論分析與試驗研究相結(jié)合量綱分析和相似性原理起重要作用流體力學(xué)與相關(guān)的鄰近學(xué)科相互滲透，形成很多新分支和交叉學(xué)科。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展1877-1878年瑞利—闡述了“因次方法”1883年雷諾—雷諾實驗（判斷流態(tài)）1903年普朗特—邊界層概念（繞流運動）1908年瑞利和索末費爾德—平行流穩(wěn)定性，索末費爾德方程1910年馮卡門—建立卡門渦街理論1914年柏金漢—引入了術(shù)語“

-定理”1921年泰勒—提出湍流統(tǒng)計理論基本概念1923年泰勒—研究同心圓筒間旋轉(zhuǎn)流動穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn)泰勒渦1926年普朗特—提出湍流的混合長度理論1933-1934

尼古拉茲—尼古拉茲實驗（確定阻力系數(shù)）1940年周培源—創(chuàng)建湍流模式理論1941年錢學(xué)森和馮卡門—導(dǎo)出機翼理論的卡門－錢公式1963年洛倫茲（E.Lorenz）發(fā)現(xiàn)混沌和奇怪吸引子第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展雷諾（Osborne

Reynolds，1842—1912）英國物理學(xué)家,愛爾蘭人。英國著名的工程師，物理學(xué)家和教育家，畢生對水力學(xué)和流體力學(xué)的研究做出了重要貢獻。早期（1868—1873）主要精力集中在電磁學(xué)方面,之后20年中他致力于力學(xué),尤其是流體力學(xué)的研究。1883年他撰文指出層流與紊流兩種流動狀態(tài)的概念。1886年他發(fā)表了有關(guān)潤滑理論的文章,成為研究潤滑理論的經(jīng)典文獻之一。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展找到了實驗研究粘性流體流動規(guī)律的相似準(zhǔn)則數(shù)──雷諾數(shù)：流體力學(xué)的發(fā)展簡史提出了雷諾平均N-S方程，至今還是湍流計算中的主要數(shù)學(xué)模型。第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展現(xiàn)代意義上的流體力學(xué)形成于20世紀(jì)初，以普朗特（L.Prandtl）的邊界層理論為標(biāo)志，馮.卡門（V.Karman）和泰勒（G.Taylor）等一批流體力學(xué)家在空氣動力學(xué)、湍流和旋渦理論等方面的卓越成就美術(shù)字了現(xiàn)代流體力學(xué)的基礎(chǔ)。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展普朗特（

L.Prandtl，1875－1953）德國力學(xué)家，現(xiàn)代流體力學(xué)創(chuàng)始人之一。在邊界層理論、風(fēng)洞實驗技術(shù)、機翼理論、紊流理論等

方面都作出了重要的貢獻，被稱作空氣動力學(xué)之父。普朗特

與O.G.蒂瓊合著的《應(yīng)用水動力學(xué)和空氣動力學(xué)》（1931），還著有專著《流體力學(xué)概論》（1942）中文譯本（1974）力學(xué)論文匯編3卷本《全集》（1961）流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展1904年，普朗特完成他最著名的一篇論文——《非常小摩擦下的流體流動》。在這篇論文中，普朗特首次描述了邊界層及其在減阻和流線型設(shè)計中的應(yīng)用，描述了邊界層分離，并提出失速概念。由此，創(chuàng)造了邊界層理論。流體力學(xué)的發(fā)展簡史西奧多·馮·卡門（1881－1963）美藉匈牙利力學(xué)家，近代力學(xué)的奠基人之一。他在美國加者錢學(xué)森、郭永懷、錢偉長，以及美藉華人學(xué)者林家翹等，他起了積極的作用。他善于透過現(xiàn)象，抓住事物的物理本質(zhì)，提數(shù)學(xué)理論和工程實際緊密結(jié)合的學(xué)風(fēng)，奠定了現(xiàn)代力學(xué)的基本接受過許多國家的勛章，其中包括美國的第一枚國家科學(xué)勛章州理理工工學(xué)學(xué)院院的的研研究究生生中中，，有有中中國國學(xué)學(xué)的學(xué)學(xué)術(shù)術(shù)思思想想對對中中國國力力學(xué)學(xué)事事業(yè)業(yè)的的發(fā)發(fā)展展煉出出數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型，，樹樹立立了了現(xiàn)現(xiàn)代代力力學(xué)學(xué)中中方向向。。他他做做出出了了許許多多卓卓越越的的成成果果，，。第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展馮.卡門（V.Karman）和泰勒（C.Taylor）等一批流體力學(xué)家在空氣動力學(xué)、湍流和旋渦理論等方面的卓越成就奠定了現(xiàn)代流體力學(xué)基礎(chǔ)。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展卡門渦街（Karman

Vortex

Street）博士生哈依門茲（Karl

Hiemenz

）流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展1940年，美國華盛頓州的塔科瑪峽谷上花費640萬美元，建造了一座主跨度853.4米的懸索橋。建成4個月后（11月7日），一場風(fēng)速為19米/秒的風(fēng)，使橋發(fā)生了劇烈的扭曲振動，且振幅越來越大（近9m），直到橋面傾斜到45度左右，使吊桿逐根拉斷導(dǎo)致橋面鋼梁折斷而塌毀。當(dāng)時正好有一支好萊塢電影隊在以該橋為外景拍攝影片，記錄了橋梁從開始振動到最后毀壞的全過程。流體力學(xué)的發(fā)展簡史1992年8月31日，美國也發(fā)行了一枚馮·卡門的紀(jì)念郵票為了紀(jì)念馮·卡門，他的祖國匈牙利在1992年8月3日發(fā)行了一枚紀(jì)念他的郵票；。第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展杰弗里.泰勒（Geoffrey

Ingram

Taylor，1886~1975）英國物理學(xué)家，數(shù)學(xué)家。研究領(lǐng)域是流體動力學(xué)與波理論。泰勒對力學(xué)的貢獻是多方面的。在流體力學(xué)方面：闡明激波內(nèi)部結(jié)構(gòu)；對大氣湍流和湍流擴散作了研究；得出同軸兩轉(zhuǎn)動圓軸間流動的失穩(wěn)條件；在研究原子彈爆炸中提出強爆炸的自模擬理論；指出在液滴中起主要作用的是表面張力而不是粘性力等。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展尼古拉茲（Johann

Nikuradse,1933）德國尼古拉茲對采用人工粗糙的管道進行了阻力系數(shù)系統(tǒng)的測定工作，為補充邊界層理論、推導(dǎo)湍流的半經(jīng)驗公式提供了可靠的依據(jù)。流體力學(xué)的發(fā)展簡史第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展以周培源、錢學(xué)森為代表的中國科學(xué)家在湍流理論、空氣動力學(xué)許多重要領(lǐng)域內(nèi)也作出了基礎(chǔ)性、開創(chuàng)性貢獻。流體力學(xué)的發(fā)展簡史理論"流派，對推動流體力學(xué)尤其是湍流理論的研究產(chǎn)生了深遠的影響。培養(yǎng)了幾代力學(xué)家和物理學(xué)家。早期學(xué)生中王竹溪、彭桓武、林家翹、胡甯等都成為著名的科學(xué)家。流體力學(xué)的發(fā)展簡史周培源（1902.8.28日－1993.11.24

）出生于江蘇省宜興縣，就讀于清華學(xué)校中等科，1924年被清華學(xué)校派送去美國芝加哥大學(xué)數(shù)理系二年級學(xué)習(xí)，于1926年春、夏兩季分別獲學(xué)士和碩士學(xué)位，1928年獲博士學(xué)位。先后在海森伯、泡利等指導(dǎo)下從事量子力學(xué)研究。后被聘為國立清華大學(xué)物理系教授，其時年僅27歲。主要成就為引力論和湍流理論，在國際上第一次提出湍流脈動方程，奠定了湍流模式理論的基礎(chǔ)，進而在國際上形成了一個“湍流模式第四階段（19世紀(jì)末以來）流體力學(xué)飛躍發(fā)展以周培源、錢學(xué)森為代表的中國科學(xué)家在湍流理論、空氣動力學(xué)許多重要領(lǐng)域內(nèi)也作出了基礎(chǔ)性、開創(chuàng)性貢獻。流體力學(xué)的發(fā)展簡史年獲小羅克維爾獎?wù)潞褪澜缂壙茖W(xué)與工程名人稱號，1991年被國務(wù)院、中央軍委授予“國家杰出貢獻科學(xué)家”榮譽稱號和一級英模獎?wù)?。流體力學(xué)的發(fā)展簡史錢學(xué)森（1911.12.11-2009.10.31）浙江省杭州市人，中國導(dǎo)彈之父。他在火箭、導(dǎo)彈、航天器的總體、動力、制導(dǎo)、氣動力、結(jié)構(gòu)、材料、計算機、質(zhì)量控制和科技管理等領(lǐng)域的豐富知識，為中國火箭導(dǎo)彈和航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展作出了杰出的貢獻。1957年獲中國科學(xué)院自然科學(xué)一等獎，1979年獲美國加州理工學(xué)院杰出校友獎，1985年獲國家科技進步獎特等獎。198920世紀(jì)60年代以后，流體力學(xué)出現(xiàn)了許多新的分支和交叉學(xué)科。如計算流體力學(xué)、兩相流體力學(xué)、生物流體力學(xué)等。流體力學(xué)的發(fā)展簡史生產(chǎn)的發(fā)展和需要是流體力學(xué)發(fā)展的動力。而流體力學(xué)無處不在。流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)發(fā)展史概述流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的研究內(nèi)容流體力學(xué)的研究方法流體力學(xué)的展望??????計算流體力學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用流體是氣體和液體的總稱。在人們的生活和生產(chǎn)活動中隨時隨地都可遇到流體，所以流體力學(xué)是與人類日常生活和生產(chǎn)事業(yè)密切相關(guān)的。大氣和水是最常見的兩種流體，大氣包圍著整個地球，地球表面的70%是水面。大氣運動、海水運動（包括波浪、潮汐、中尺度渦旋、環(huán)流等）乃至地球深處熔漿的流動都是流體力學(xué)的研究內(nèi)容。流體力學(xué)的研究內(nèi)容20世紀(jì)初，世界上第一架飛機出現(xiàn)以后，飛機和其他各種飛行器得到迅速發(fā)展。20世紀(jì)50年代開始的航天飛行，使人類的活動范圍擴展到其他星球和銀河系。航空航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展是同流體力學(xué)的分支學(xué)科——空氣動力學(xué)和氣體動力學(xué)的發(fā)展緊密相連的。這些學(xué)科是流體力學(xué)中最活躍、最富有成果的領(lǐng)域。流體力學(xué)的研究內(nèi)容流體力學(xué)的研究內(nèi)容經(jīng)過數(shù)年的反復(fù)摸索，萊特兄弟終于制造了第一架飛機“飛行者1號”。流體力學(xué)的研究內(nèi)容1903年12月17日上午30分，奧佛駕駛該機在北卡羅萊納州的基蒂霍克海灘成功地進行了一次動力飛行，飛行距離為36米，在空中逗留了12秒；隨后，又由哥哥韋伯做了一次飛行，結(jié)果在59秒內(nèi)飛行了3200米。流體力學(xué)的研究內(nèi)容萊特兄弟繼續(xù)對飛機進行改進，于1904年和1905年分別造出了“飛行者2號”和“飛行者3號”，1905年10月5日韋伯駕駛的飛行者3號持續(xù)飛行了38分鐘，航程達39km。也就是說，“飛行者3號”實際上已經(jīng)具有了實用效能。萊特兄弟確信一個飛行器的時代已經(jīng)來臨。之后的幾年，他們一面改進飛機性能，一面在世界各國做飛行表演，向人們顯示人類飛行之夢已經(jīng)成真。流體力學(xué)的研究內(nèi)容萊特兄弟和飛行者二號在霍夫曼草原1904年流體力學(xué)的研究內(nèi)容飛行者3號復(fù)制品勒芒的一個飛行協(xié)會的志愿者花費了1萬多個小時、歷時4年才完成這個復(fù)制品。流體力學(xué)的研究內(nèi)容石油和天然氣的開采，地下水的開發(fā)利用，要求人們了解流體在多孔或縫隙介質(zhì)中的運動，這是流體力學(xué)分支之一——滲流力學(xué)研究的主要對象。滲流力學(xué)還涉及土壤鹽堿化的防治，化工中的濃縮、分離和多孔過濾，燃燒室的冷卻等技術(shù)問題。流體力學(xué)的研究內(nèi)容燃燒離不開氣體，這是有化學(xué)反應(yīng)和熱能變化的流體力學(xué)問題，是物理—化學(xué)流體動力學(xué)的內(nèi)容之一。流體力學(xué)的研究內(nèi)容爆炸是猛烈的瞬間能量變化和傳遞過程，涉及氣體動力學(xué)，從而形成了爆炸力學(xué)。流體力學(xué)的研究內(nèi)容沙漠遷移、河流泥沙運動、管道中煤粉輸送、化工中氣體催化劑的運動等，都涉及流體中帶有固體顆?；蛞后w中帶有氣泡等問題，這類問題是多相流體力學(xué)研究的范圍。流體力學(xué)的研究內(nèi)容流體力學(xué)的研究內(nèi)容等離子體是自由電子、帶等量正電荷的離子以及中性粒子的集合體。等離子體在磁場作用下有特殊的運動規(guī)律。研究等離子體的運動規(guī)律的學(xué)科稱為等離子體動力學(xué)和電磁流體力學(xué)，它們在受控?zé)岷朔磻?yīng)、磁流體發(fā)電、宇宙氣體運動等方面有廣泛的應(yīng)用。固體冰液體水氣體水汽等離子體電離氣體00C1000C100000C溫度流體力學(xué)的研究內(nèi)容流體力學(xué)的研究內(nèi)容磁流體密封流體力學(xué)的研究內(nèi)容風(fēng)對建筑物、橋梁、電纜等的作用使它們承受載荷和激發(fā)振動；廢氣和廢水的排放造成環(huán)境污染；河床沖刷遷移和海岸遭受侵蝕；研究這些流體本身的運動及其同人類、動植物間的相互作用的學(xué)科稱為環(huán)境流體力學(xué)（其中包括環(huán)境空氣動力學(xué)、建筑空氣動力學(xué)）。這是一門涉及經(jīng)典流體力學(xué)、氣象學(xué)、海洋學(xué)和水力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)等的新興邊緣學(xué)科。流體力學(xué)的研究內(nèi)容生物流變學(xué)研究人體或其他動植物中有關(guān)的流體力學(xué)問題，例如血液在血管中的流動，心、肺、腎中的生理流體運動和植物中營養(yǎng)液的輸送。此外，還研究鳥類在空中的飛翔，動物在水中的游動，等等。流體力學(xué)的研究內(nèi)容因此，流體力學(xué)既包含自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論，又涉及工程技術(shù)科學(xué)方面的應(yīng)用。

此外，如從流體作用力的角度，則可分為流體靜力學(xué)、流體運動學(xué)和流體動力學(xué)；靜壓管總壓管流體力學(xué)的研究內(nèi)容從對不同“力學(xué)模型”的研究來分，則有理想流體動力學(xué)、粘性流體動力學(xué)、不可壓縮流體

動力學(xué)、可壓縮流體動力學(xué)和非牛頓流體力學(xué)等。粘性流體繞流圓柱理想流體繞流圓柱流體力學(xué)發(fā)展史概述流體力學(xué)的發(fā)展簡史流體力學(xué)的研究內(nèi)容流體力學(xué)的研究方法流體力學(xué)的展望??????計算流體力學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)場觀測是對自然界固有的流動現(xiàn)象或已有工程的全尺寸流動現(xiàn)象，利用

各種儀器進行系統(tǒng)觀測，從而總結(jié)出

流體運動的規(guī)律，并借以預(yù)測流動現(xiàn)

象的演變。過去對天氣的觀測和預(yù)報，基本上就是這樣進行的。流體力學(xué)的研究方法進行流體力學(xué)的研究可以分為現(xiàn)場觀測、實驗室模擬、理論分析、數(shù)值計算四個方面：流體力學(xué)的研究方法不過現(xiàn)場流動現(xiàn)象的發(fā)生往往不能控制，發(fā)生條件幾乎不可能完全重復(fù)出現(xiàn)，影響到對流動現(xiàn)象和規(guī)律的研究；現(xiàn)場觀測還要花費大量物力、財力和人力。因此，人們建立實驗室，使這些現(xiàn)象能在可以控制的條件下出現(xiàn)，以便于觀察和研究。數(shù)值模擬流體力學(xué)常用的研究方法一般分為理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬。理論分析實驗研究流體力學(xué)的研究方法建立模型推導(dǎo)方程求解方程解釋結(jié)果首先是建立“力學(xué)模型”，即針對實際流體力學(xué)問題，分析其中的各種矛盾并抓住主要方面，對問題進行簡化而建立反映問題本質(zhì)的“力學(xué)模型”。流體力學(xué)中最常用的基本模型有：連續(xù)介質(zhì)、牛頓流體、不可壓縮流體、理想流體、平面流動等。流體力學(xué)的研究方法理論分析是理論分析是根據(jù)流體運動的普遍規(guī)律如質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒等，利用數(shù)學(xué)分析手段，研究流體的運動，解釋已知的現(xiàn)象，預(yù)測可能發(fā)生的結(jié)果。理論分析的步驟大致如下：相似理論模型實驗測

量數(shù)據(jù)分析現(xiàn)象，檢驗理論結(jié)果等，但普適性較差。流體力學(xué)的研究方法實驗研究

其一般過程是：在相似理論的指導(dǎo)下建立模擬實驗系統(tǒng)，用流體測量技術(shù)測量流動參數(shù)，處理和分析實驗數(shù)據(jù)。測量技術(shù)有：熱線、激光測速；粒子圖像、跡線測速；高速攝影；全息照相；壓力、密度測量等?，F(xiàn)代測量技術(shù)在計算機、光學(xué)和圖像技術(shù)配合下，在提高空間分辨率和實時測量方面已取得長足進步。實驗結(jié)果能反映工程中的實際流動規(guī)律，發(fā)現(xiàn)新常用的方法有：有限差分法、有限元法、有限體積法、邊界元法、譜分析法等。數(shù)值方法的優(yōu)點是能計算理論分析方法無法求解的數(shù)學(xué)方程，比實驗方法省時省錢，但畢竟是一種近似解方法，適用范圍受數(shù)學(xué)模型的正確性和計算機的性能所限制。數(shù)學(xué)模型離散化編程計算檢驗結(jié)果流體力學(xué)的研究方法數(shù)值模擬

數(shù)值研究的一般過程是：對流體力學(xué)數(shù)學(xué)方程作簡化和數(shù)值離散化，編制程序作數(shù)值計算，將計算結(jié)果與實驗結(jié)果比較。計算的內(nèi)容包括：飛機、汽車、河道、橋梁、流體機械等流場計算；湍流、流動穩(wěn)定性、非線性流動等數(shù)值模擬。大型工程計算軟件有：FLUNT，STAR-CD，EFD，NUMECA等，已成為研究工程流動問題的有力武器。流體力學(xué)的研究方法理論分析法優(yōu)點：明確給出各種物理量和運動參量之間的變化關(guān)系，有較好的普遍適用性。缺點：數(shù)學(xué)上的困難，能得出解析解的數(shù)量有限。實驗法優(yōu)點：能直接解決生產(chǎn)中的復(fù)雜問題，并能發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新問題，它的結(jié)果可以作為檢驗其他方法是否正確的依據(jù)。缺點：對不同情況需作不同的實驗，結(jié)果的普遍適用性差。值計算法優(yōu)點：許多分析法無法求解的問題可得出它的數(shù)值解。缺點：對復(fù)雜而又缺乏完善的數(shù)學(xué)模型，仍無能為力。流體力學(xué)的研究方法解決流體力學(xué)問題時，現(xiàn)場觀測、實驗室模擬、理論分析和數(shù)值計算幾方面是相輔相成的。實驗需要理論指導(dǎo)，才能從分散的、表面上無聯(lián)系的現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)中得出規(guī)律性的結(jié)論。反之，理論分析和數(shù)值計算也要依*現(xiàn)場觀測和實驗室模擬給出物理圖案或數(shù)據(jù)，以建立流動的力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模式；最后，還須依靠實驗來檢驗這些模型和模式的完善程度。此外，實際流動往往異常復(fù)雜（例如湍流），理論分析和數(shù)值計算會遇到巨大的數(shù)學(xué)和計算方面的困難，得不到具體結(jié)果，只能通過現(xiàn)場觀測和實驗室模擬進行研究。流體力學(xué)的