理论教育 工程流体力学理论发展的重要阶段

工程流体力学理论发展的重要阶段

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:19世纪,第二次技术革命(内燃机)使近代自然科学走向全面繁荣,工程流体力学理论逐步完善,水力学也取得了迅速的发展。法国的拉普拉斯于1827年提出著名的Laplace方程。②旋涡流动 Cauchy于1815年和英国的斯托克斯于1847年分别提出涡旋概念,将涡旋解释为流体微元体的转动。英国的斯托克斯严格地导出了这些方程,并将流体质点的运动分解为平动、转动、均匀膨胀或压缩及由剪切所引起的变形运动。

工程流体力学理论发展的重要阶段

19世纪,第二次技术革命(内燃机)使近代自然科学走向全面繁荣,工程流体力学理论逐步完善,水力学也取得了迅速的发展。

1)工程流体力学

①无旋流 法国的柯西(Cauchy,1789—1857)于1815年严密推证了Lagrange无旋流的理论,法国的泊松(Poisson,1781—1846)于1826年解决了第一个空间流动——无旋的绕圆球流动问题。法国的拉普拉斯(Laplace,1794—1827)于1827年提出著名的Laplace方程。英国的朗肯(Rankine,1820—1872)指出,理想不可压流动的位势和流函数分别满足Laplace方程,因此,理想不可压流体动力学问题是运动学问题。

②旋涡流动 Cauchy于1815年和英国的斯托克斯(Stokes,1819—1903)于1847年分别提出涡旋概念,将涡旋解释为流体微元体的转动。亥姆霍兹(H.vonHelmholtz,1821—1894)和基尔霍夫(G.R.Kirchhoff,1824—1887)对旋涡运动和分离流动进行了大量的理论分析和实验研究,提出了表征旋涡基本性质的旋涡定理、带射流的物体绕流阻力等学术成就。

19世纪流体力学还产生了两个重要分支:黏性流体动力学和气体动力学。

③黏性流 法国工程师纳维(Navier,1785—1880)于1826年最先导出黏性液体运动方程。泊松(Poisson,1781—1840)于1822年、圣维南(Saint⁃Venant,1797—1866)于1842年也导出黏性液体运动方程。英国的斯托克斯(Stokes)严格地导出了这些方程,并将流体质点的运动分解为平动、转动、均匀膨胀或压缩及由剪切所引起的变形运动。后来引用时,便统称该方程为纳维—斯托克斯方程。英国的雷诺(O.Reynolds,1842—1912)于1883年用实验证实了黏性流体的两种流动状态——层流和紊流的客观存在,找到了实验研究黏性流体流动规律的相似准则数——雷诺数,以及判别层流和紊流的临界雷诺数,为流动阻力的研究奠定了基础。雷诺是紊流理论的创始者。1895年,他推出了平均紊流切应力N⁃S方程——雷诺方程。(www.daowen.com)

④非恒定流 著名的有英国的兰姆(Lamb,1849—1934)和瑞利(Rayleigh,1842—1919),1902年意大利学者阿列维(Allievi)导出了管道不稳定流的微分方程

2)水力学

法国的谢才(A.deChézy,1718—1798)于1755年便总结出明渠均匀流公式——谢才公式,一直沿用至今。法国的皮托(HenridoPitot,1695—1771)制出了测量流动压强的仪器——皮托测压管。英国的文丘里(GiovanniBattista⁃Venturi,1746—1822)制出了测量流量的仪器——Venturi流量计。法国医生泊肃叶(JeanLouisPoiseuille,1799—1869)制出了测量流体黏度的仪器——黏度计。德国水利工程师魏斯巴赫(JuliusWeisbach,1806—1871)和法国工程师达西(HenryPhilibertGaspartDarcy,1803—1858)分别通过试验总结了管道流动的阻力计算公式——WeisbachDarcy阻力公式。爱尔兰工程师曼宁(RobertManning,1816—1897)总结了渠道粗糙情况的公式——曼宁公式。瑞利(L.J.W.Reyleigh,1842—1919)在相似原理的基础上,提出了实验研究的量纲分析法中的一种方法——瑞利法。

佛汝德(W.Froude,1810—1879)对船舶阻力和摇摆的研究颇有贡献,他提出了船模试验的相似准则数——佛汝德数,建立了现代船模试验技术的基础。

19世纪,气体动力学和热力学也得到了较快的发展。库塔(M.W.Kutta,1867—1944)1902年就曾提出过绕流物体上的升力理论,但没有在刊物上发表。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈