研究流體運動兩種方法的具體應用

❶ 流體力學在日常生活中的應用

流體力學在工業、農業、交通運輸、天文學、地學、生物學、醫學等方面得到廣泛應用。通過湍流的理論和實驗研究，了解其結構並建立計算模式；多相流動；流體和結構物的相互作用；邊界層流動和分離；生物地學和環境流體流動等問題；有關各種實驗設備和儀器等。

具體運用事例如下：

1、在供熱通風和燃氣工程中：熱的供應，空氣的調節，燃氣的輸配，排毒排濕，除塵降溫等等，都是以流體作為介質，通過流體的各種物理作用，對流體的流動有效的加以組織實現的。

2、在建築工程和土建工程中：如基坑排水、路基排水、地下水滲透、地基坑滲穩定處理、圍堰修建、海洋平台在水中的浮性和抵抗外界擾動的穩定性等。

3、在市政工程中：如橋涵孔徑設計、給水排水、管網計算、泵站和水塔的設計、隧洞通風等，特別是給水排水工程中，無論取水、水處理、輸配水都是在水流動過程中實現的。

(1)研究流體運動兩種方法的具體應用擴展閱讀

從20世紀60年代起，流體力學開始了流體力學和其他學科的互相交叉滲透，形成新的交叉學科或邊緣學科，如物理-化學流體動力學、磁流體力學等；原來基本上只是定性地描述的問題，逐步得到定量的研究，生物流變學就是一個例子。

以這些理論為基礎，20世紀40年代，關於炸葯或天然氣等介質中發生的爆轟波又形成了新的理論，為研究原子彈、炸葯等起爆後，激波在空氣或水中的傳播，發展了爆炸波理論。

此後，流體力學又發展了許多分支，如高超聲速空氣動力學、超音速空氣動力學、稀薄空氣動力學、電磁流體力學、計算流體力學、兩相(氣液或氣固)流等等。

這些巨大進展是和採用各種數學分析方法和建立大型、精密的實驗設備和儀器等研究手段分不開的。

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，可以用數值計算方法來進行，出現了計算流體力學這一新的分支學科。與此同時，由於民用和軍用生產的需要，液體動力學等學科也有很大進展。

❷ 研究流體運動的方法有哪兩種

最直接的是礦物中的流體包裹體。其次根據各種原生和蝕變礦物（組合）形成的Ph、Eh等條件也能反推形成礦物的流體類型。這些都是對流體的成分、化學條件做研究，不曉得你要研究什麼具體。

❸ 拉格朗日方法

拉格朗日方法
剛體在重力作用下，繞旋轉對稱軸上的定點轉動（拉格朗日陀螺）的歐拉動力學方程的解，對三體問題的求解方法有重要貢獻，解決了限制性三體運動的定型問題。拉格朗日對流體運動的理論也有重要貢獻，提出了描述流體運動的拉格朗日方法。

中文名
拉格朗日方法

方 法
拉格朗日陀螺

意 義
對流體運動的理論也有貢獻

解 決
限制性三體運動的定型問題

拉格朗日生平
拉格朗日1736年1月25日生於義大利西北部的都靈。父親是法國陸軍騎兵里的一名軍官，後由於經商破產，家道中落。據拉格朗日本人回憶，如果幼年是家境富裕，他也就不會作數學研究了，因為父親一心想把他培養成為一名律師。拉格朗日個人卻對法律毫無興趣。

到了青年時代，在數學家雷維里的教導下，拉格朗日喜愛上了幾何學。17歲時，他讀了英國天文學家哈雷的介紹牛頓微積分成就的短文《論分析方法的優點》後，感覺到「分析才是自己最熱愛的學科」，從此他迷上了數學分析，開始專攻當時迅速發展的數學分析。

18歲時，拉格朗日用義大利語寫了第一篇論文，是用牛頓二項式定理處理兩函數乘積的高階微商，他又將論文用拉丁語寫出寄給了當時在柏林科學院任職的數學家歐拉。不久後，他獲知這一成果早在半個世紀前就被萊布尼茲取得了。這個並不幸運的開端並未使拉格朗日灰心，相反，更堅定了他投身數學分析領域的信心。

1755年拉格朗日19歲時，在探討數學難題「等周問題」的過程中，他以歐拉的思路和結果為依據，用純分析的方法求變分極值。第一篇論文「極大和極小的方法研究」，發展了歐拉所開創的變分法，為變分法奠定了理論基礎。變分法的創立，使拉格朗日在都靈聲名大震，並使他在19歲時就當上了都靈皇家炮兵學校的教授，成為當時歐洲公認的第一流數學家。1756年，受歐拉的舉薦，拉格朗日被任命為普魯士科學院通訊院士。

1764年，法國科學院懸賞徵文，要求用萬有引力解釋月球天平動問題，他的研究獲獎。接著又成功地運用微分方程理論和近似解法研究了科學院提出的一個復雜的六體問題(木星的四個衛星的運動問題)，為此又一次於1766年獲獎。

1766年德國的腓特烈大帝向拉格朗日發出邀請時說，在「歐洲最大的王」的宮廷中應有「歐洲最大的數學家」。於是他應邀前往柏林，任普魯士科學院數學部主任，居住達20年之久，開始了他一生科學研究的鼎盛時期。在此期間，他完成了《分析力學》一書，這是牛頓之後的一部重要的經典力學著作。書中運用變分原理和分析的方法，建立起完整和諧的力學體系，使力學分析化了。他在序言中宣稱：力學已經成為分析的一個分支。

1783年，拉格朗日的故鄉建立了"都靈科學院"，他被任命為名譽院長。1786年腓特烈大帝去世以後，他接受了法王路易十六的邀請，離開柏林，定居巴黎，直至去世。

這期間他參加了巴黎科學院成立的研究法國度量衡統一問題的委員會，並出任法國米制委員會主任。1799年，法國完成統一度量衡工作，制定了被世界公認的長度、面積、體積、質量的單位，拉格朗日為此做出了巨大的努力。

1791年，拉格朗日被選為英國皇家學會會員，又先後在巴黎高等師范學院和巴黎綜合工科學校任數學教授。1795年建立了法國最高學術機構——法蘭西研究院後，拉格朗日被選為科學院數理委員會主席。此後，他才重新進行研究工作，編寫了一批重要著作：《論任意階數值方程的解法》、《解析函數論》和《函數計算講義》，總結了那一時期的特別是他自己的一系列研究工作。

1813年4月3日，拿破崙授予他帝國大十字勛章，但此時的拉格朗日已卧床不起，4月11日早晨，拉格朗日逝世

❹ 描述流體運動的有哪些方法各自的特點是什麼

層流流體種流狀態.流速,流體層流,互混合,稱層流,或稱片流；逐漸增加流速,流體流線始現波浪狀擺,擺頻率及振幅隨流速增加增加,種流況稱渡流；流速增加,流線再清楚辨,流場許漩渦,稱湍流,稱亂流、擾流或紊流.
種變化用雷諾數量化.雷諾數較,黏滯力流場影響於慣性力,流場流速擾黏滯力衰減,流體流穩定,層流；反,若雷諾數較,慣性力流場影響於黏滯力,流體流較穩定,流速微變化容易發展、增強,形紊亂、規則湍流流場.

❺ 拉格朗日定律是什麼

如果函數f(x)在（a，b）上可導，[a,b]上連續，則必有一ξ∈[a,b]使得f'(ξ)*(b-a)=f(b)-f(a)示意圖令f(x)為y，所以該公式可寫成△y=f'(x+θ△x)*△x (0<θ<1)

❻ 流體力學的研究方法有哪些各有何特點

進行流體力學的研究可以分為現場觀測、實驗室模擬、理論分析、數值計算四個方面：現場觀測現場觀測是對自然界固有的流動現象或已有工程的全尺寸流動現象，利用各種儀器進行系統觀測，從而總結出流體運動的規律，並藉以預測流動現象的演變。過去對天氣的觀測和預報，基本上就是這樣進行的。實驗模擬不過現場流動現象的發生往往不能控制，發生條件幾乎不可能完全重復出現，影響到對流動現象和規律的研究；現場觀測還要花費大量物力、財力和人力。因此，人們建立實驗室，使這些現象能在可以控制的條件下出現，以便於觀察和研究。同物理學、化學等學科一樣，流體力學離不開實驗，尤其是對新的流體運動現象的研究。實驗能顯示運動特點及其主要趨勢，有助於形成概念，檢驗理論的正確性。二百年來流體力學發展史中每一項重大進展都離不開實驗。理論分析理論分析是根據流體運動的普遍規律如質量守恆、動量守恆、能量守恆等，利用數學分析的手段，研究流體的運動，解釋已知的現象，預測可能發生的結果。理論分析的步驟大致如下：首先是建立「力學模型」，即針對實際流體的力學問題，分析其中的各種矛盾並抓住主要方面，對問題進行簡化而建立反映問題本質的「力學模型」。流體力學中最常用的基本模型有：連續介質、牛頓流體、不可壓縮流體、理想流體、平面流動等。數值計算其次是針對流體運動的特點，用數學語言將質量守恆、動量守恆、能量守恆等定律表達出來，從而得到連續性方程、動量方程和能量方程。此外，還要加上某些聯系流動參量的關系式(例如狀態方程)，或者其他方程。這些方程合在一起稱為流體力學基本方程組。求出方程組的解後，結合具體流動，解釋這些解的物理含義和流動機理。通常還要將這些理論結果同實驗結果進行比較，以確定所得解的准確程度和力學模型的適用范圍。從基本概念到基本方程的一系列定量研究，都涉及到很深的數學問題，所以流體力學的發展是以數學的發展為前提。反過來，那些經過了實驗和工程實踐考驗過的流體力學理論，又檢驗和豐富了數學理論，它所提出的一些未解決的難題，也是進行數學研究、發展數學理論的好課題。在流體力學理論中，用簡化流體物理性質的方法建立特定的流體的理論模型，用減少自變數和減少未知函數等方法來簡化數學問題，在一定的范圍是成功的，並解決了許多實際問題。對於一個特定領域，考慮具體的物理性質和運動的具體環境後，抓住主要因素忽略次要因素進行抽象化也同時是簡化，建立特定的力學理論模型，便可以克服數學上的困難，進一步深入地研究流體的平衡和運動性質。20世紀50年代開始，在設計攜帶人造衛星上天的火箭發動機時，配合實驗所做的理論研究，正是依靠一維定常流的引入和簡化，才能及時得到指導設計的流體力學結論。此外，流體力學中還經常用各種小擾動的簡化，使微分方程和邊界條件從非線性的變成線性的。聲學是流體力學中採用小擾動方法而取得重大成就的最早學科。聲學中的所謂小擾動，就是指聲音在流體中傳播時，流體的狀態(壓力、密度、流體質點速度)同聲音未傳到時的差別很小。線性化水波理論、薄機翼理論等雖然由於簡化而有些粗略，但都是比較好地採用了小擾動方法的例子。每種合理的簡化都有其力學成果，但也總有其局限性。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的阻力和某些其他效應。掌握合理的簡化方法，正確解釋簡化後得出的規律或結論，全面並充分認識簡化模型的適用范圍，正確估計它帶來的同實際的偏離，正是流體力學理論工作和實驗工作的精華。流體力學的基本方程組非常復雜，在考慮粘性作用時更是如此，如果不靠計算機，就只能對比較簡單的情形或簡化後的歐拉方程或N-S方程進行計算。20世紀30～40年代，對於復雜而又特別重要的流體力學問題，曾組織過人力用幾個月甚至幾年的時間做數值計算，比如圓錐做超聲速飛行時周圍的無粘流場就從1943年一直算到1947年。數學的發展，計算機的不斷進步，以及流體力學各種計算方法的發明，使許多原來無法用理論分析求解的復雜流體力學問題有了求得數值解的可能性，這又促進了流體力學計算方法的發展，並形成了「計算流體力學」。從20世紀60年代起，在飛行器和其他涉及流體運動的課題中，經常採用電子計算機做數值模擬，這可以和物理實驗相輔相成。數值模擬和實驗模擬相互配合，使科學技術的研究和工程設計的速度加快，並節省開支。綜合方法解決流體力學問題時，現場觀測、實驗室模擬、理論分析和數值計算幾方面是相輔相成的。實驗需要理論指導，才能從分散的、表面上無聯系的現象和實驗數據中得出規律性的結論。反之，理論分析和數值計算也要依靠現場觀測和實驗室模擬給出物理圖案或數據，以建立流動的力學模型和數學模式；最後，還須依靠實驗來檢驗這些模型和模式的完善程度。此外，實際流動往往異常復雜(例如湍流)，理論分析和數值計算會遇到巨大的數學和計算方面的困難，得不到具體結果，只能通過現場觀測和實驗室模擬進行研究。

❼ 流體力學的研究方法

可以分為現場觀測、實驗室模擬、理論分析、數值計算四個方面： 根據流體運動的普遍規律如質量守恆、動量守恆、能量守恆等，利用數學分析的手段，研究流體的運動，解釋已知的現象，預測可能發生的結果。理論分析的步驟大致如下：
①建立「力學模型」
一般做法是：針對實際流體的力學問題，分析其中的各種矛盾並抓住主要方面，對問題進行簡化而建立反映問題本質的「力學模型」。流體力學中最常用的基本模型有：連續介質（見連續介質假設）、牛頓流體、不可壓縮流體、理想流體（見粘性流體）、平面流動等。
②建立控制方程
針對流體運動的特點，用數學語言將質量守恆、動量守恆、能量守恆等定律表達出來，從而得到連續性方程、動量方程和能量方程。此外，還要加上某些聯系流動參量的關系式（例如狀態方程），或者其他方程。這些方程合在一起稱為流體力學基本方程組。流體運動在空間和時間上常有一定的限制，因此，應給出邊界條件和初始條件。整個流動問題的數學模式就是建立起封閉的、流動參量必須滿足的方程組，並給出恰當的邊界條件和初始條件。
③求解方程組
在給定的邊界條件和初始條件下，利用數學方法，求方程組的解。由於這方程組是非線性的偏微分方程組，難以求得解析解，必須加以簡化，這就是前面所說的建立力學模型的原因之一。力學家經過多年努力，創造出許多數學方法或技巧來解這些方程組（主要是簡化了的方程組），得到一些解析解。
④對解進行分析解釋
求出方程組的解後，結合具體流動，解釋這些解的物理含義和流動機理。通常還要將這些理論結果同實驗結果進行比較，以確定所得解的准確程度和力學模型的適用范圍。 前面提到的採用簡化模型後的方程組或封閉的流體力學基本方程組用數值方法求解。電子計算機的出現和發展，使許多原來無法用理論分析求解的復雜流體力學問題有了求得數值解的可能性。數值方法可以部分或完全代替某些實驗，節省實驗費用。數值計算方法最近發展很快，其重要性與日俱增。
四種研究方法之間的關系：
解決流體力學問題時，現場觀測、實驗室模擬、理論分析和數值計算幾方面是相輔相成的。實驗需要理論指導，才能從分散的、表面上無聯系的現象和實驗數據中得出規律性的結論。反之，理論分析和數值計算也要依靠現場觀測和實驗室模擬給出物理圖案或數據以建立流動的力學模型和數學模式；最後，還須依靠實驗來檢驗這些模型和模式的完善程度。此外，實際流動往往異常復雜（例如湍流），理論分析和數值計算會遇到巨大的數學和計算方面的困難，得不到具體結果，只能通過現場觀測和實驗室模擬進行研究。

❽ 什麼是流體力學流體力學的研究方法

流體力學是在人類同自然界作斗爭和在生產實踐中逐步發展起來的。那麼你對流體力學了解多少呢?以下是由我整理關於什麼是流體力學的內容，希望大家喜歡!

流體力學的理論基礎

將粘性考慮在內的流體運動方程則是法國C.-L.-M.-H. 納維於1821年和英國G. G. 斯托克斯於1845年分別建立的，後得名為納維-斯托克斯方程，它是流體動力學的理論基礎。

由於納維-斯托克斯方程是一組非線性的偏微分方程，用分析方法來研究流體運動遇到很大困難。為了簡化方程，學者們採取了流體為不可壓縮和無粘性的假設，卻得到違背事實的達朗伯佯謬——物體在流體中運動時的阻力等於零。因此，到19世紀末，雖然用分析法的流體動力學取得很大進展，但不易起到促進生產的作用。

與流體動力學平行發展的是水力學(見液體動力學)。這是為了滿足生產和工程上的需要，從大量實驗中總結出一些經驗公式來表達流動參量之間關系的經驗科學。

使上述兩種途徑得到統一的是邊界層理論。它是由德國L. 普朗特在1904年創立的。普朗特學派從1904年到1921年逐步將N-S方程作了簡化，從推理、數學論證和實驗測量等各個角度，建立了邊界層理論，能實際計算簡單情形下，邊界層內流動狀態和流體同固體間的粘性力。同時普朗克又提出了許多新概念，並廣泛地應用到飛機和汽輪機的設計中去。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。使上述兩種情況得到了統一。

流體力學的研究方法

可以分為現場觀測、實驗室模擬、理論分析、數值計算四個方面：

現場觀測

對自然界固有的流動現象或已有工程的全尺寸流動現象，利用各種儀器進行系統觀測，從而總結出流體運動的規律並藉以預測流動現象的演變。過去對天氣的觀測和預報，基本上就是這樣進行的。但現場流動現象的發生不能控制，發生條件幾乎不可能完全重復出現，影響到對流動現象和規律的研究;現場觀測還要花費大量物力、財力和人力。因此，人們建立實驗室，使這些現象能在可以控制的條件下出現，以便於觀察和研究。

實驗室模擬

在實驗室內，流動現象可以在短得多的時間內和小得多的空間中多次重復出現，可以對多種參量進行隔離並系統地改變實驗參量。在實驗室內，人們也可以造成自然界很少遇到的特殊情況(如高溫、高壓)，可以使原來無法看到的現象顯示出來。現場觀測常常是對已有事物、已有工程的觀測，而實驗室模擬卻可以對還沒有出現的事物、沒有發生的現象(如待設計的工程、機械等)進行觀察，使之得到改進。因此，實驗室模擬是研究流體力學的重要方法。但是，要使實驗數據與現場觀測結果相符，必須使流動相似條件(見相似律)完全得到滿足。不過對縮尺模型來說，某些相似准數如雷諾數和弗勞德數不易同時滿足，某些工程問題的大雷諾數也難以達到。所以在實驗室中，通常是針對具體問題，盡量滿足某些主要相似條件和參數，然後通過現場觀測驗證或校正實驗結果。

理論分析

根據流體運動的普遍規律如質量守恆、動量守恆、能量守恆等，利用數學分析的手段，研究流體的運動，解釋已知的現象，預測可能發生的結果。理論分析的步驟大致如下：

①建立“力學模型”

一般做法是：針對實際流體的力學問題，分析其中的各種矛盾並抓住主要方面，對問題進行簡化而建立反映問題本質的“力學模型”。流體力學中最常用的基本模型有：連續介質(見連續介質假設)、牛頓流體、不可壓縮流體、理想流體(見粘性流體)、平面流動等。

②建立控制方程

針對流體運動的特點，用數學語言將質量守恆、動量守恆、能量守恆等定律表達出來，從而得到連續性方程、動量方程和能量方程。此外，還要加上某些聯系流動參量的關系式(例如狀態方程)，或者其他方程。這些方程合在一起稱為流體力學基本方程組。流體運動在空間和時間上常有一定的限制，因此，應給出邊界條件和初始條件。整個流動問題的數學模式就是建立起封閉的、流動參量必須滿足的方程組，並給出恰當的邊界條件和初始條件。

③求解方程組

在給定的邊界條件和初始條件下，利用數學方法，求方程組的解。由於這方程組是非線性的偏微分方程組，難以求得解析解，必須加以簡化，這就是前面所說的建立力學模型的原因之一。力學家經過多年努力，創造出許多數學方法或技巧來解這些方程組(主要是簡化了的方程組)，得到一些解析解。

④對解進行分析解釋

求出方程組的解後，結合具體流動，解釋這些解的物理含義和流動機理。通常還要將這些理論結果同實驗結果進行比較，以確定所得解的准確程度和力學模型的適用范圍。

數值計算

前面提到的採用簡化模型後的方程組或封閉的流體力學基本方程組用數值方法求解。電子計算機的出現和發展，使許多原來無法用理論分析求解的復雜流體力學問題有了求得數值解的可能性。數值方法可以部分或完全代替某些實驗，節省實驗費用。數值計算方法最近發展很快，其重要性與日俱增。

四種研究方法之間的關系：

❾ 流體力學的研究方法有哪些各有何特點

大概分三類
一、理論研究方法。主要通過方程推導演算來分析流體的運動過程，但是N-S方程求解很困難，應該說暫時解不出來，通過構建各種流體模型方程組來求解。
二、實驗流體力學。顧名思義就是通過具體實驗來描敘流體的運動狀況，主要是根據相似理論，用具有代表性的流動情況來近似代表一般流動。
三、數值方法。近年來發展比較迅速也比較熱門的領域，通過計算機來模擬流動狀況，一般代表性的軟體有fluent，phoenics等。