工程流体力学
什么是工程流体力学?工程流体力学的研究对象是什么?下面是建筑网带来的关于工程流体力学的主要内容介绍以供参考。
工程流体力学是一门研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。
研究对象
工程流体力学主要研究在各种力的作用下,流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用和流动的规律。流体力学是力学的一个重要分支,而工程流体力学(应用流体力学)侧重在生产生活上的实际应用,它不追求数学上的严密性,而是趋向于解决工程中出现的实际问题。
实验研究
工程流体力学作为一门学科,在其历史发展过程中产生并不断完善了一些解决问题的方法,如试验研究、理论分析和数值计算。
实验研究包括现场观测和实验室模型两个方面。
对自然界固有的流动现象或实际工程中的流动现象,利用各种仪器进行系统观测,从而总结出立体运动的规律,并借以预测流动现象的演变。不过现场流动现象往往不能控制,发生条件几乎不易完全重复出现,影响到对流动现象的研究。又加上现场观测挥动用一些人力、物力、财力,因此人们建立实验室一是这些现象在可控制的时候出现,以便观察研究。
模型实验在流体力学中占有重要地位。这里所说的模型是指根据理论指导,是把研究对象的尺度改变(放大或缩小)以便能安排实验。有些流动现象难于靠理论计算解决,有的则不可能做原型实验(成本太高或规模太大)。这时,根据模型实验所得的数据可以用像换算单位制那样的简单算法求出原型的数据。
理论分析
理论分析是根据流体运动的普遍规律如质量守恒、动量守恒、能量守恒等,利用数学分析的手段,研究流体的运动,解释已知的现象,预测可能发生的结果。理论分析的步骤大致如下:
建立“力学模型”,即针对实际流体的力学问题,分析其中的各种矛盾并抓住主要方面,对问题进行简化而建立反映问题本质的“力学模型”。流体力学中最常用的基本模型有:连续介质、牛顿流体、不可压缩流体、理想流体、平面流动等。
建立模型常用无限微元法和有限控制体法(平均值法)。
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