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流体力学 编辑

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什么是流体力学

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流体力学是分支物理学关注的是力学的流体(液体、气体和等离子体)和力量在他们身上。:3它在广泛的学科中有应用,包括机械、土木、化学和生物医学工程、地球物理学、海洋学、气象学、天体物理学和生物学。

它可以分为流体静力学,静止流体的研究;和流体动力学,研究力对流体运动的影响。:3它是连续介质力学的一个分支,是一门在不使用物质由原子构成的信息的情况下模拟物质的学科;也就是说,它从宏观的角度而不是从微观的角度对物质进行建模。流体力学,尤其是流体动力学,是一个活跃的研究领域,通常在数学上很复杂。许多问题部分或全部未解决,最好通过数值方法解决,通常使用计算机。一门现代学科,称为计算流体动力学(CFD)专门用于这种方法。粒子图像测速,一种用于可视化和分析流体流动的实验方法,也利用了流体流动的高度可视性。

流体力学的简史

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流体力学的研究至少可以追溯到古希腊时代,当时阿基米德研究了流体静力学和浮力,并制定了他现在称为阿基米德原理的著名定律,该定律发表在他的著作OnFloatingBodies中——通常被认为是流体力学方面的xxx项主要工作。流体力学的快速进步始于列奥纳多·达·芬奇(观察和实验)、埃万杰利斯塔·托里切利(发明了气压计)、艾萨克·牛顿(研究粘度)和布莱斯·帕斯卡(研究了流体静力学,制定了帕斯卡定律),并由丹尼尔·伯努利(DanielBernoulli)继续在流体动力学(1739年)中引入了数学流体动力学。

各种数学家(JeanleRondd\'Alembert、JosephLouisLagrange、Pierre-SimonLaplace、SiméonDenisPoisson)进一步分析了无粘性流,包括JeanLéonardMariePoiseuille和GotthilfHagen在内的众多工程师探索了粘性流。Claude-LouisNavier和GeorgeGabrielStokes在Navier-Stokes方程中提供了进一步的数学证明,并研究了边界层(LudwigPrandtl,TheodorevonKármán),而奥斯本·雷诺兹、安德烈·科尔莫哥洛夫和杰弗里·英格拉姆·泰勒等众多科学家推进了对流体粘度和湍流的理解。

流体力学的主要分支

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流体静力学

流体静力学或流体静力学是研究静止流体的流体力学分支。它包括对流体在稳定平衡中静止的条件的研究;并与流体动力学形成对比,流体动力学是对运动流体的研究。流体静力学为日常生活中的许多现象提供了物理解释,例如为什么大气压力会随着高度而变化,为什么木头和油会漂浮在水面上,以及为什么无论容器的形状如何,水面总是水平的。流体静力学是水力学的基础,工程储存、运输和使用流体的设备。它也与地球物理学和天体物理学的某些方面有关(例如,了解板块构造和地球引力场的异常)、气象学、医学(在血压方面)和许多其他领域。

流体力学

流体动力学

流体动力学是流体力学的一个分支学科,处理流体流动——液体和气体运动的科学。流体动力学提供了一个系统结构——它是这些实践学科的基础——它包含了从流量测量中得出的经验和半经验法则,用于解决实际问题。流体动力学问题的解决方案通常涉及计算流体的各种属性,例如速度、压力、密度和温度,作为空间和时间的函数。它本身有几个子学科,包括空气动力学(运动中的空气和其他气体的研究)和流体动力学(运动中的液体的研究)。流体动力学具有广泛的应用,包括计算的力和运动的飞机中,确定质量流率的石油通过管道,进化预测天气模式,理解星云在星际空间和建模爆炸。一些流体动力学原理用于交通工程和人群动力学。


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  1. 什么是流体力学
  2. 流体力学的简史
  3. 流体力学的主要分支
  4. 流体静力学
  5. 流体动力学

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