【正文】 感謝朋友們熱切關(guān)心我的論文進(jìn)度，及時(shí)督促我認(rèn)真扎實(shí)地完成論文寫(xiě)作，為我提供免費(fèi)的論文數(shù)據(jù)庫(kù)檢索賬號(hào)并幫我收集查找資料。工程流體力學(xué)是和我們國(guó)家的建設(shè)及日常生活息息相關(guān)的。近年來(lái)更多的汽車采用了四氣門技術(shù)及可變技術(shù)，柴油機(jī)也向直噴式燃燒室發(fā)展，這就使得相應(yīng)的氣道設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜化。例如：在建筑工程和橋梁工程中，研究解決風(fēng)對(duì)高聳建筑物的荷載作用和風(fēng)振問(wèn)題，要以流體力學(xué)為理論基礎(chǔ)；進(jìn)行基坑排水，地基抗?jié)B穩(wěn)定處理，橋渡設(shè)計(jì)都有賴于水力分析和計(jì)算；從事給水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制，以及供熱，通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)和設(shè)備選用，更是離不開(kāi)流體力學(xué)。[8] 為了說(shuō)明清晰起見(jiàn)，前文將分水、排砂、引水3大功能分開(kāi)對(duì)應(yīng)魚(yú)嘴、飛砂堰、寶瓶口3大設(shè)施進(jìn)行陳述，實(shí)際上，這3大功能在時(shí)間和空間上都是統(tǒng)一的?？菟竟?jié)時(shí)，飛砂堰阻擋內(nèi)江水流入外江，將其引入寶瓶口；洪水季節(jié)時(shí)，內(nèi)江多余的水越過(guò)飛砂堰流入外江；如遇特大洪水，它還會(huì)自行潰堤，讓大量江水回歸岷江正流。下面對(duì)它們作詳細(xì)介紹。近幾年來(lái)人們已開(kāi)始研究漩渦的產(chǎn)生于游泳推進(jìn)機(jī)理的關(guān)系。并且研究發(fā)現(xiàn)賽艇的阻力特性與常規(guī)的船艇的阻力特性有很大的差別。由于帆比較薄，對(duì)帆周圍的空氣流動(dòng)用渦格法計(jì)算，在帆上分布偶極子，在尾流上分布渦面。F1車隊(duì)開(kāi)始使用計(jì)算流體力學(xué)去迅速了解車周圍甚至車內(nèi)正在發(fā)生什么樣的流動(dòng)。急流對(duì)于洗澡的人的危險(xiǎn)也可以用這個(gè)來(lái)解釋。球的上方和下方流線對(duì)稱，流速相同，上下不產(chǎn)生壓強(qiáng)差。這是在流體力學(xué)的連續(xù)介質(zhì)理論方程建立之前，水力學(xué)所采用的基本原理，其實(shí)質(zhì)是流體的機(jī)械能守恒。此時(shí)，跳雪運(yùn)動(dòng)員的身體已經(jīng)成了一個(gè)“飛行器”，從側(cè)面看去，酷似一架飛機(jī)機(jī)翼的剖面圖。除了速度，物體形狀對(duì)阻力影響很大，在同樣的截面和運(yùn)動(dòng)速度情況下，不同的形狀產(chǎn)生的阻力大小有很大差別。而在后方形成尾流區(qū)，尾流區(qū)中空氣密度相對(duì)較低，分子碰撞較少，產(chǎn)生的壓力較小，這在車體的前后形成壓力差。反之，理論分析和數(shù)值計(jì)算也要依靠現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室模擬給出物理圖案或數(shù)據(jù)，以建立流動(dòng)的力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模式；最后，還須依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)這些模型和模式的完善程度?！　?0世紀(jì)50年代開(kāi)始，在設(shè)計(jì)攜帶人造衛(wèi)星上天的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，配合實(shí)驗(yàn)所做的理論研究，正是依靠一維定常流的引入和簡(jiǎn)化，才能及時(shí)得到指導(dǎo)設(shè)計(jì)的流體力學(xué)結(jié)論。這時(shí)，根據(jù)模型實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)可以用像換算單位制那樣的簡(jiǎn)單算法求出原型的數(shù)據(jù)。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(dòng)力學(xué)等的新興邊緣學(xué)科。大氣運(yùn)動(dòng)、海水運(yùn)動(dòng)(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(dòng)都是流體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容。20世紀(jì)60年代，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)和固體力學(xué)的需要，出現(xiàn)了計(jì)算彈性力學(xué)問(wèn)題的有限元法。以后，在紊流邊界層理論、超聲速空氣動(dòng)力學(xué)、火箭及噴氣技術(shù)等方面都有不少貢獻(xiàn)。隨著汽輪機(jī)的完善和飛機(jī)飛行速度提高到每秒50米以上，又迅速擴(kuò)展了從19世紀(jì)就開(kāi)始的，對(duì)空氣密度變化效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和理論研究，為高速飛行提供了理論指導(dǎo)。法國(guó)科學(xué)家謝才在1755年便總結(jié)出明渠均勻流公式——謝才公式。法國(guó)的泊松解決了第一個(gè)空間流動(dòng)——無(wú)旋的繞圓球流動(dòng)問(wèn)題。英國(guó)科學(xué)巨人牛頓研究了物體在阻尼介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，建立了流體內(nèi)摩擦定律，為黏性流體力學(xué)初步奠定了理論基礎(chǔ)，并討論了波浪運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題，提出了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本定律，發(fā)明了微積分。而現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的流體力學(xué)理論，是從西歐發(fā)展起來(lái)的。在秦朝年間便修建了都江堰、鄭國(guó)渠和靈渠三大水利工程，特別是李冰主持修建的都江堰，既能利于洪水的疏排，又能用于灌溉農(nóng)田，并總結(jié)出了比較系統(tǒng)的治水原則。直到17世紀(jì)，英國(guó)偉大的科學(xué)家牛頓對(duì)流體有了初步比較深入的研究，他通過(guò)實(shí)驗(yàn)提出了牛頓內(nèi)摩擦定律，而黏性運(yùn)動(dòng)的流體符合牛頓摩擦定律。[關(guān)鍵詞]流體力學(xué)；工程應(yīng)用；發(fā)展歷史；Abstract: With the foundation of engineering science range is expanding and many engineering are opened engineering fluid mechanics of the course. For engineering for, fluid mechanics and solid mechanics, thermodynamics, material mechanics and electrical, has bee a main specialized technical foundation course. Fluid mechanics, widely used in aerospace, oil and gas drilling, the development and utilization of ground water, weapons explosion, desert migration and so on. The basic task of the fluid mechanics, engineering is to build describe the basic equations of fluid motion, determined by all kinds of channels and fluid flow around different object speed, pressure distribution law, and to find the energy conversion and various losses calculation method, and solve fluid and limit the flow of solid wall of interaction between the problem. Key words: Fluid mechanics。 Engineering application。此外拉格朗日與歐拉提出了描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法拉格朗日法和歐拉法。說(shuō)明當(dāng)時(shí)對(duì)水流和堰流流動(dòng)規(guī)律已有了相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí)。二、世界流體力學(xué)的發(fā)展準(zhǔn)備階段 古希臘學(xué)者阿基米德曾發(fā)表學(xué)術(shù)論文《論浮體》。但是，牛頓還沒(méi)有建立起流體動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)，他提出的許多力學(xué)模型和結(jié)論同實(shí)際情形還有較大的差別。同樣是法國(guó)的拉普拉斯提出著名的拉普拉斯方程。法國(guó)人皮托制出測(cè)量流動(dòng)壓強(qiáng)的儀器皮托測(cè)壓管。德國(guó)科學(xué)家普朗特建立了邊界層理論，解釋了阻力產(chǎn)生的機(jī)制，這簡(jiǎn)直是一項(xiàng)劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。布拉修斯在1913年提出了計(jì)算紊流光滑管阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，1908年得出均勻流動(dòng)下平板邊界層的相似解。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，有限元分析這項(xiàng)新的計(jì)算方法又開(kāi)始在流體力學(xué)中應(yīng)用，尤其是在低速流和流體邊界形狀甚為復(fù)雜問(wèn)題中，優(yōu)越性更加顯著。　　20世紀(jì)初，世界上第一架飛機(jī)出現(xiàn)以后，飛機(jī)和其他各種飛行器得到迅速發(fā)展?！　∩锪髯儗W(xué)研究人體或其他動(dòng)植物中有關(guān)的流體力學(xué)問(wèn)題，例如血液在血管中的流動(dòng)，心、肺、腎中的生理流體運(yùn)動(dòng)和植物中營(yíng)養(yǎng)液的輸送?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)常常是對(duì)已有事物、已有工程的觀測(cè)，而實(shí)驗(yàn)室模擬卻可以對(duì)還沒(méi)有出現(xiàn)的事物、沒(méi)有發(fā)生的現(xiàn)象(如待設(shè)計(jì)的工程、機(jī)械等)進(jìn)行觀察，使之得到改進(jìn)?！　〈送?，流體力學(xué)中還經(jīng)常用各種小擾動(dòng)的簡(jiǎn)化，使微分方程和邊界條件從非線性的變成線性的。此外，實(shí)際流動(dòng)往往異常復(fù)雜(例如湍流)，理論分析和數(shù)值計(jì)算會(huì)遇到巨大的數(shù)學(xué)和計(jì)算方面的困難，得不到具體結(jié)果，只能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室模擬進(jìn)行研究。而在19世紀(jì)末，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為汽車阻力主要來(lái)自前部對(duì)空氣的撞擊，因此早期的汽車尾部是陡峭的，稱為箱型車，阻力系數(shù)很大，約為0。一般來(lái)說(shuō)，形成的尾流區(qū)較小，產(chǎn)生的阻力就?。黄椒€(wěn)流動(dòng)的層流邊界層比形成旋渦的湍流邊界層阻力小。氣流在平直的滑雪板下流速度較低，在頭肩隆起的人體背部流速較高，從而形成向上的升力。即：動(dòng)能+重力勢(shì)能+壓力勢(shì)能=常數(shù)。現(xiàn)在考慮球的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)球心且垂直于紙面，球逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)?？梢运愠觯永锏乃髟谟妹棵胍幻椎钠胀ㄋ俣惹斑M(jìn)的時(shí)候，就有30公斤力量在吸引著人的身體。計(jì)算流體力學(xué)使得昂貴耗時(shí)的汽車修改之前進(jìn)行大量直觀的流體因果關(guān)系分析。在近十幾年，這種方法計(jì)算很有效，特別是在尾流動(dòng)力計(jì)算上。研究還發(fā)現(xiàn)，不同艇的摩擦阻力差別不大，總阻力的差異主要體現(xiàn)在興波阻力上，因此深入加強(qiáng)賽艇的興波阻力的研究極為重要。 未來(lái)我國(guó)要注重加強(qiáng)自由液面條件下人體姿態(tài)的阻力特性、手的推進(jìn)性能研究，在揭示游泳機(jī)理的同時(shí)還要注重與運(yùn)動(dòng)技術(shù)研究相結(jié)合，為競(jìng)賽和訓(xùn)練成績(jī)的提高提供更直接的指導(dǎo)。二、魚(yú)嘴——分水堤“魚(yú)嘴”是都江堰的分水工程，因形如魚(yú)嘴而得名。而飛砂堰更重要的功用是“飛砂”。魚(yú)嘴除了分水，也因彎道螺旋流作用而使表層含砂少的水流入內(nèi)江，底層含砂多的水流入外江；而飛砂堰與寶瓶口除了排砂引水，其位置的設(shè)定也有同于魚(yú)嘴的分水作用?？梢哉f(shuō)，流體力學(xué)已成為土木工程各領(lǐng)域共同的專業(yè)理論基礎(chǔ)。運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)氣道內(nèi)氣體流動(dòng)進(jìn)行模擬計(jì)算，可以獲得氣道內(nèi)壓力、流速等參數(shù)的分布規(guī)律，并建立氣道形狀與其特性(包括流量系數(shù)、渦流比等)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)與改進(jìn)提供依據(jù)。但是人類對(duì)流體力學(xué)并沒(méi)有完全了解，比如一些復(fù)雜的流體運(yùn)動(dòng)人類還是無(wú)法用系統(tǒng)科學(xué)的理論去解釋，只能憑靠經(jīng)驗(yàn)去解決許多問(wèn)題，所以流體力學(xué)還有很大的發(fā)展前景。最后，我要感謝我的父親母親，我永遠(yuǎn)也不會(huì)忘記您們的良苦用心，是你們保證了我的求學(xué)。感謝同一小組的同學(xué)們對(duì)于我的鼓勵(lì)與建議。實(shí)際工程中的問(wèn)題千差萬(wàn)別，層出不窮，這就需要流體力學(xué)工作者不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，運(yùn)用所學(xué)解決問(wèn)題。進(jìn)、排氣道是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，其優(yōu)劣影響到汽車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和有害物排放的水平。流體力學(xué)廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域。處于凹岸的寶瓶口正對(duì)表層水流，以“正面取水”之勢(shì)將較清澈的河水引到下游進(jìn)行灌溉；而處于凸岸的飛砂堰正對(duì)底層水流，以“側(cè)面排砂”之勢(shì)將較渾濁的河水引入外江。飛砂堰是都江堰3大件之一，看上去十分平凡，其實(shí)它的功用非常之大，可以說(shuō)是確保成都平原不受水災(zāi)的關(guān)鍵要害。它們充分利用了流體力學(xué)的原理，將都江堰的引水、分洪、排砂功能有機(jī)地結(jié)合在一起。經(jīng)過(guò)研究了游泳時(shí)“前驅(qū)動(dòng)”和“后驅(qū)動(dòng)”兩種推進(jìn)方式的機(jī)理，認(rèn)為上肢和下肢擺動(dòng)時(shí)形成的漩渦產(chǎn)生了推進(jìn)力。這些研究結(jié)果，為確定新修的賽場(chǎng)的水深提供了依據(jù)。在計(jì)算過(guò)程中，每步計(jì)算都可以得出帆上的力和力矩，然后利用牛頓方程得到帆船的加速度、船的速度和姿態(tài)。 如今，每個(gè)車隊(duì)都有一個(gè)擁有風(fēng)洞群和計(jì)算流體力學(xué)空氣動(dòng)力部門?？梢?jiàn)船只之間的引力是由于流水的吸引作用造成的。不轉(zhuǎn)球水平向左運(yùn)動(dòng)時(shí)周圍空氣的流線。伯努利在1726年提出的“伯努利原理”。早期的跳臺(tái)滑雪空中動(dòng)作讓身體和滑雪板盡量平行，雙臂伸向前方，后來(lái)改進(jìn)為雙臂向后緊靠臀部，使空氣阻力進(jìn)一步減小。牛頓曾認(rèn)為阻力與速度的平方成正比，這只是在某些場(chǎng)合下大致符合。如汽車在空氣中，運(yùn)動(dòng)的前方總要擠壓和排開(kāi)空氣，空氣的分子密度較大，相向速度較快，碰撞導(dǎo)致前方壓力較大。實(shí)驗(yàn)需要理論指導(dǎo)，才能從分散的、表面上無(wú)聯(lián)系的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出規(guī)律性的結(jié)論。　　對(duì)于一個(gè)特定領(lǐng)域，考慮具體的物理性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的具體環(huán)境后，抓住主要因素忽略次要因素進(jìn)行抽象化也同時(shí)是簡(jiǎn)化，建立特定的力學(xué)理論模型，便可以克服數(shù)學(xué)上的困難，進(jìn)一步深入地研究流體的平衡和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。有些流動(dòng)現(xiàn)象難于靠理論計(jì)算解決，有的則不可能做原型實(shí)驗(yàn)(成本太高或規(guī)模太大)?！　★L(fēng)對(duì)建筑物、橋梁、電纜等的作用使它們承受載荷和激發(fā)振動(dòng)；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(yùn)動(dòng)及其同人類、動(dòng)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(dòng)力學(xué)、建筑空氣動(dòng)力學(xué))。二、流體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容 大氣和水是最常見(jiàn)的兩種流體，大氣包圍著整個(gè)地球，地球表面的70%是水面。與此同時(shí)，由于民用和軍用生產(chǎn)的需要，液體動(dòng)力學(xué)等學(xué)科也有很大進(jìn)展。提出了計(jì)算紊流粗糙管阻力系數(shù)的理論公式。機(jī)翼理論和邊界層理論的建立和發(fā)展是流體力學(xué)的一次重大進(jìn)展，它使無(wú)粘流體理論同粘性流體的邊界層理論很好地結(jié)合起來(lái)。于是他們部分地運(yùn)用流體力學(xué)，部分地采用歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果的半經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行研究，這就形成了水力學(xué)，至今它仍與流體力學(xué)并行地發(fā)展。在無(wú)旋流問(wèn)題上，法國(guó)的柯西嚴(yán)密論證了拉格朗日的無(wú)旋流理論。法國(guó)科學(xué)家托里拆利提出孔口泄流定律和著名的大氣壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，而帕斯卡也在1643年提出壓強(qiáng)傳遞定理。然而，由于社會(huì)及時(shí)代的局限性，使我國(guó)的流體力學(xué)科學(xué)長(zhǎng)期停留在經(jīng)驗(yàn)的形式上，因此未能形成系統(tǒng)的科學(xué)理論。4000多年之前的大禹治水，就能充分說(shuō)明在我國(guó)古代已有大規(guī)模的治河工程。然而在一段時(shí)期流體力學(xué)并沒(méi)有很大的發(fā)展。工程流體力學(xué)的基本任務(wù)在于建立描述流體運(yùn)動(dòng)的基本方程，確定流體經(jīng)各種通道及繞流不同物體時(shí)速度、壓強(qiáng)的分布規(guī)律，探