【正文】 參考文獻[1]唐曉寅，杜楊，蔣新生，李康寧，[M] .重慶：重慶大學(xué)出版社 [2]劉啟霞，鄒劍鋒，[J].力學(xué)與實踐，2006，28（6）[3]唐云江。而在我情緒最低落的日子里，也正是父母的鼓勵讓自己能夠繼續(xù)前進。唯一遺憾的是我自己不夠主動，錯過了許多與您交流的機會。因為我始終對未來充滿了希望和信心，大學(xué)畢業(yè)之后又將是一個新的開始。論文的完成標志著我的大學(xué)四年即將結(jié)束，也意味著，新的生活又將開始了。今后，人們一方面將根據(jù)工程技術(shù)方面的需要進行流體力學(xué)應(yīng)用性的研究，另一方面將更深入地開展基礎(chǔ)研究以探求流體的復(fù)雜流動規(guī)律和機理。當前流體力學(xué)的發(fā)展趨勢是廣泛深入地向邊緣學(xué)科交叉滲透，這使得許多流體力學(xué)問題不再能從現(xiàn)成的書本中尋求到答案，而要求流體力學(xué)研究者具備更強的主動進取精神和創(chuàng)新思維能力，更善于從錯綜復(fù)雜的工程實際中獨立地提出問題并解決問題。在進行廢氣渦輪增壓器或離心式泵等旋轉(zhuǎn)機械葉輪中的流動模擬時，也可采用類似的處理方法。液力變矩器是汽車自動變速器的主要組成部分，其內(nèi)部裝滿液力傳動油，作為主要組成部分的渦輪、泵輪、導(dǎo)輪就浸在油中，工作時液力變矩器內(nèi)部的液體形成了極為復(fù)雜的流動，由于外部密封很難觀察到內(nèi)部流場，只能通過實驗來獲取其性能參數(shù)，這樣就給新產(chǎn)品的開發(fā)帶來了較大的困難。氣道內(nèi)氣體流動的特點是氣體流速較高，一般將氣體作為可壓縮流體來處理，同時，氣道的外形十分復(fù)雜，對計算網(wǎng)格劃分要求較高。例如，車燈、后視鏡等局部不規(guī)則形狀的影響，車底部、車輪與路面間的作用以及空氣阻力系數(shù)絕對數(shù)值的精度等有待進一步研究。通過計算求得車身周圍的流場和車身表面的壓力分布，以及空氣阻力等。在工業(yè)民用建筑中，建筑施工供水流量，供水管道，供水壓力的確定，基坑排水量確定，地基基礎(chǔ)水荷載計算，水景景觀設(shè)計等問題都需要流體力學(xué)的參與。[5]流體力學(xué)不僅用于解決單項土木工程的水和氣的問題，更能幫助工程技術(shù)人員進一步認識土木工程與大氣和水環(huán)境的關(guān)系。修明渠和城市管網(wǎng)設(shè)計（市政工程）用到的基本上都是經(jīng)典的流體力學(xué)。隧道中的通風(fēng)效應(yīng)，如何計算隧道施工運營隧道中的通風(fēng)效應(yīng)，如何計算隧道施工 運營中的通風(fēng)問題，風(fēng)機如何安置，采用哪種通風(fēng)方式都是很典型的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)風(fēng)工程中，高聳建筑物一般都要做風(fēng)洞試驗的。然而在現(xiàn)代水利工程中，為解決這相互對立、相互影響的3大功能，大多采用設(shè)置引水閘、分洪閘和沖砂閘的方法，在時間和空間上分開控制。在重力作用下，表層水流含泥砂較少，底層水流含泥砂較多；而在橫向環(huán)流作用下，表層水流流向凹岸，底層水流流向凸岸。近代的經(jīng)驗一般規(guī)定，飛沙堰堰頂高程只需高出河床2m左右。橫向環(huán)流將泥沙石塊由凹岸帶向凸岸。岷江從萬山叢中急馳而來，挾著大泥沙、石塊，飛砂堰將其大部分引入外江，保證了寶瓶口和灌區(qū)的河道暢通。三、飛砂堰——泄洪道“飛砂堰”的命名源自其顯著的泄洪排砂功能。都江堰所在河段為天然彎道，主流線的位置隨流量的變化而異，具有“低水傍岸，高水居中”的特點。在枯水季節(jié)，魚嘴將六成的水量引入內(nèi)江，以滿足下游灌區(qū)用水需要，僅將四成的水量排到外江；而在洪水季節(jié)，魚嘴使岷江六成的水量進入外江，內(nèi)江僅引進四成的水量。它昂首于岷江干流江心洲上，起第一級分水排砂作用。在以上設(shè)施中，魚嘴、飛砂堰、寶瓶口為3大主要設(shè)施，有“都江堰3大件”之稱。我國的流體力學(xué)在體育項目中也開展了許多應(yīng)用研究，特別是在水上運動方面開展了長期系統(tǒng)的研究工作，但是與國際同行相比還有不小差距。通過計算流體力學(xué)分析表明，盤狀車輪具有絕對的優(yōu)勢。五、自行車、摩托車 計算流體力學(xué)在自行車上的研究應(yīng)用非常廣泛。近幾年來，一些學(xué)者借鑒魚類推進的成果，開始應(yīng)用流體力學(xué)理論來揭示游泳的推進機理，Huub應(yīng)用環(huán)流理論研究自由泳的推進機理，在游泳池中，測量和顯示了自由泳手臂上的流速分布和環(huán)量，闡述了自由泳時手臂的作用類似于船舶推進時螺旋槳的作用觀點。 未來我國重要加強限制水深、自由液面下船艇非定常運動的水動力性能、槳葉出入水的水動力性能預(yù)報研究，槳葉與槳葉以及槳葉與船艇之間干擾的研究，同時還要加強反問題的研究，逐步形成一套船艇和槳葉的設(shè)計理論和方法?！?0176。在槳葉的研究方面，通過利用循環(huán)水槽研究了一種老式的槳葉隨攻角、浸水深度等參數(shù)變化的流體動力性能。通過淺水興波阻力的研究，發(fā)現(xiàn)在水深3m的時候，在比賽速度下，八人賽艇會出現(xiàn)興波阻力的峰值。采用一定縮尺比的模型，在風(fēng)洞中對風(fēng)帆進行了氣動性能試驗研究。最近，粘性和流固耦合對于帆空氣動力的影響研究飲起了人們的注意。在帆面與尾流的交界線上，通過滿足Kutte條件，使升力問題和尾流得到耦合。Charvet進行了帆船迎風(fēng)航行時的計算，在不考慮帆上流動分離情況下，可以將誤差控制在10%以內(nèi)。自此，許多學(xué)者開展了相關(guān)研究，然而由于軟帆尺度效應(yīng)的復(fù)雜性，還很少有實際的適用價值。在規(guī)則允許的范圍內(nèi)，運用計算流體力學(xué)技術(shù)，對帆船的龍骨和附屬物進行重新設(shè)計，以獲得在不同海況條件下具有的最好性能，為贏得比賽創(chuàng)造了條件。計算流體力學(xué)技術(shù)能夠更快地、更便宜地評估流動問題，并且風(fēng)險會比常規(guī)的試驗方法更小，計算流體力學(xué)也提供了比風(fēng)洞試驗多得多的流動數(shù)據(jù)。這種設(shè)計方法改變了F1賽車的空氣動力設(shè)計過程。一、F1賽車F1是一個計算流體力學(xué)市場需求很大的體育項目。體育流體力學(xué)研究一方面的工作是為了解決高性能器材的設(shè)計問題。受到這種力量吸引的人是不容易站住的，特別是在水里，當我們身體本身的重量不能使自己保持穩(wěn)定的時候。這就是為什么大船很快地在小船旁邊駛過的時候會出現(xiàn)特別強大的引力的緣故。在普通的溝里，溝壁不動，水在動；這里卻是相反的，是水不動，溝壁在動。列車進站的時候速度很快，車廂附近的空氣被帶著也會快起來，越靠近車廂的空氣流速越快，越遠的地方空氣流速越慢。球旋轉(zhuǎn)時會帶動周圍得空氣跟著它一起旋轉(zhuǎn)，至使球的下方空氣的流速增大，上方的流速減小，球下方的流速大，壓強小，上方的流速小，壓強大。旋轉(zhuǎn)球和不轉(zhuǎn)球的飛行軌跡不同，是因為球的周圍空氣流動情況不同造成的。讓空氣從小孔迅速流出,小孔附近的壓強小,容器里液面上的空氣壓強大,液體就沿小孔下邊的細管升上來,從細管的上口流出后,空氣流的沖擊,被噴成霧狀。飛機飛行時機翼周圍空氣的流線分布是指機翼橫截面的形狀上下不對稱,機翼上方的流線密,流速大,下方的流線疏,流速小。丹尼爾這種現(xiàn)象完全有別的原因：丹尼爾這樣的事故以前在兩艘船平行前進的時候大概也發(fā)生過許多次。當兩艘船靠近時卻發(fā)生了一件意外的事：小船好像是要服從著一種不可見的力量，竟扭轉(zhuǎn)船頭朝著大船，并且不服從舵手測控制，幾乎筆直地向大船沖來。1985年，瑞典選手波卡羅夫首創(chuàng)了將兩只平行的滑雪板變成V字形，也就是一個“外八字”，是飛行距離提高了10%，并成為了跳雪的標準動作。跳臺滑雪是一項高速的運動項目，合理的克服和利用阻力，效果更明顯。試驗顯示，戴上頭盔的空氣阻力明顯小于“剃光頭”時的空氣阻力。在體育運動中，如短跑、滑冰、自行車、投擲等項目中空氣的阻力是不容忽視的，游泳中既要克服阻力，又要有效利用阻力才能取得更好的成績。風(fēng)洞實驗和理論分析都證明，流線型是產(chǎn)生阻力最小的形狀，這也是在高速情況下廣泛采用流線型的原因。運動速度對阻力的影響很大，一般情況下速度越快，阻力越大，應(yīng)該是與速度的n次方成比例，究竟n是多大與很多因素有關(guān)。以后進一步改進為楔型。20世紀50—60年代改進為船型，阻力系數(shù)為0。8。如在空氣中，物體運動的前方總要擠壓和排開空氣，壓力較大，而在后方形成尾流區(qū)，尾流區(qū)中壓力較小，這就產(chǎn)生了壓差阻力。根據(jù)相對性原理，物體在靜止空氣中運動的受力情況相當于靜止的物體在流動空氣中的受力。建立經(jīng)典力學(xué)體系的偉大科學(xué)家牛頓本人就曾研究多年。第二章 日常生活現(xiàn)象中的流體力學(xué)原理第一節(jié) 運動中的阻力物體在水或空氣等流體中的運動會受到流體對空氣的作用力，這種力的方向總是與物體運動的方向相反，這就是我們常說的阻力。[6]集中研究方法要相輔相成　　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?！　?shù)學(xué)的發(fā)展，計算機的不斷進步，以及流體力學(xué)各種計算方法的發(fā)明，使許多原來無法用理論分析求解的復(fù)雜流體力學(xué)問題有了求得數(shù)值解的可能性，這又促進了流體力學(xué)計算方法的發(fā)展，并形成了“計算流體力學(xué)”。例如，忽略了密度的變化就不能討論聲音的傳播；忽略了粘性就不能討論與它有關(guān)的阻力和某些其他效應(yīng)。聲學(xué)是流體力學(xué)中采用小擾動方法而取得重大成就的最早學(xué)科。　　在流體力學(xué)理論中，用簡化流體物理性質(zhì)的方法建立特定的流體的理論模型，用減少自變量和減少未知函數(shù)等方法來簡化數(shù)學(xué)問題，在一定的范圍是成功的，并解決了許多實際問題。通常還要將這些理論結(jié)果同實驗結(jié)果進行比較，以確定所得解的準確程度和力學(xué)模型的適用范圍。數(shù)值計算　　其次是針對流體運動的特點，用數(shù)學(xué)語言將質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒等定律表達出來，從而得到連續(xù)性方程、動量方程和能量方程。因此，實驗室模擬是研究流體力學(xué)的重要方法。這里所說的模型是指根據(jù)理論指導(dǎo)，把研究對象的尺度改變(放大或縮小)以便能安排實驗?！　⊥锢韺W(xué)、化學(xué)等學(xué)科一樣，流體力學(xué)離不開實驗，尤其是對新的流體運動現(xiàn)象的研究。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：現(xiàn)場觀測 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。此外，還研究鳥類在空中的飛翔，動物在水中的游動，等等。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)，它們在受控熱核反應(yīng)、磁流體發(fā)電、宇宙氣體運動等方面有廣泛的應(yīng)用。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)。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。20世紀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。若流體黏度不為零，而且流體被容器包圍（如管子），則在邊界處流體的速度為零。連續(xù)體假設(shè)　　在流體力學(xué)中常會假設(shè)流體是不可壓縮流體，也就是流體的密度為一定值。（換句話說，曲面內(nèi)的質(zhì)量為定值，曲面外的質(zhì)量也是定值）以上方程可以用曲面上的積分式表示。近年來又開始了用有限元方法研究高速流的問題，也出現(xiàn)了有限元方法和差分方法的互相滲透和融合。從50年代起，電子計算機不斷完善，使原來用分析方法難以進行研究的課題，可以用數(shù)值計算方法來進行，出現(xiàn)了計算流體力學(xué)這一新的分支學(xué)科。他在空氣動力學(xué)、航空工程、噴氣推進、工程控制論等技術(shù)領(lǐng)域做出過許多開創(chuàng)性的貢獻?？评詹既憧嗽?939年提出了將紊流光滑管區(qū)和紊流粗糙管區(qū)聯(lián)系在一起的過渡區(qū)阻力系數(shù)計算公式。伯金漢在1914年提出了著名的∏定理，進一步完善了量綱分析法。在1930年，卡門建議重疊層混合長度與離壁面的距離成比例。茹科夫斯基的研究成果對空氣動力學(xué)的理論和實驗研究都有重要貢獻，為近代高效能飛機設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。這一理論既明確了理想流體的適用范圍，又能計算物體運動時遇到的摩擦阻力。后來又針對航空技術(shù)和其他工程技術(shù)中出現(xiàn)的紊流邊界層，提出混合長度理論。機翼理論的正確性，使人們重新認識無粘流體的理論，肯定了它指導(dǎo)工程設(shè)計的重大意義。因此，20世紀的流體力學(xué)進入了現(xiàn)代革命階段，并使得古典流體力學(xué)和水力學(xué)走上了融為一體的道路，出現(xiàn)了一個新的應(yīng)用學(xué)科——工程流體力學(xué)。弗勞德提出了船模實驗的相似準則數(shù)，建立了現(xiàn)代船模實驗技術(shù)的基礎(chǔ)。諸如流量計、黏度計均是在這一時期被發(fā)明出的。19世紀，工程師們?yōu)榱私鉀Q許多工程問題，尤其是要解決帶有粘性影響的問題。上面說到的歐拉方程正是NS方程在粘度為零時的特例。泊松與1822年也導(dǎo)出黏性液體運動方程。在旋渦流動上，柯西與英國的斯托克斯分別提出渦旋概念，將渦旋解釋為流體微元體的轉(zhuǎn)動。發(fā)展階段19世紀第二次技術(shù)革命將近代自然科學(xué)發(fā)展推向了一個新的高潮，流體力學(xué)理論逐步改善，水力學(xué)也在迅速發(fā)展。這種理論當然闡明不了流體中粘性的效應(yīng)。歐拉論證了速度勢應(yīng)當滿足的運動條件和方程，并研究了流體運動的兩種不同方法及速度勢的概念。創(chuàng)立階段隨著十八世紀第一次技術(shù)革命給近代自然科學(xué)的發(fā)展帶來了黎明，流體力學(xué)也伴隨其他學(xué)科有了較大的發(fā)展，并逐漸形成獨立的學(xué)科。此外，他還研究了質(zhì)點運動學(xué)，為牛頓力學(xué)的誕生開辟了道路。此外，他還做了大量的水力學(xué)實驗，如水躍，漩渦形成，射流和連續(xù)性原理等，更加系統(tǒng)的研究了物體的孔口出流、沉浮、物體的運動阻力，以及明渠中的水流、管道等問題，為近代流體力學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。以上是古希臘人對流體力學(xué)發(fā)展的貢獻。第一個闡明了相對密度的概念，發(fā)現(xiàn)了物體在流體中所受浮力的基本原理——阿基米德原理。以上成就均說明了我們的祖先對水流的性質(zhì)及其規(guī)律已有了充分的認識。此外，我國古代的造船、航海技術(shù)也走在世界的前列。北宋時期，在運河上修建的船閘比荷蘭的船閘早了300多年。西漢武帝時期，在黃土高原上修建了龍首