流体力学的研究方法及其优缺点

⑴ 流体力学的研究方法大体上有哪三种

理论分析，数值模拟和实验研究，一般上来说，也就是这三种方法了！这三种也无所谓哪个比哪个更重要，都是互相支撑，相辅相成的！

⑵ 流体力学的研究方法有哪些

理论方法：建数学模型，简化求解
数值方法：由基本方程出发，进行数值求解
实验方法：通过观察，测量，了解规律和数据。

⑶ 试着列举计算流体力学cfd方法的优缺点

认识CFD的优势要将其与纯理论的流体力学和实验的流体力学进行对比

CFD是虚拟的，节省了硬件开发时间，对一些大尺度模型（飞机、涵洞等）进行全尺度模拟相对便宜。纯理论的流体力学基于有限的认识无法求解方程组，很少的能够应用于工业上的解，而实验往往昂贵耗时，难以独立地考虑某个因素的影响，一般无法进行全尺寸试验，不能完全模拟实际环境。上述缺陷CFD都可以克服。

但由于算法的缺陷，对一些问题CFD处理仍有局限，湍流的高精度模拟一直是难以克服的难题，硬件限制进行高精度的DNS不很现实，且一些情况下网格无关性的验证缺乏依据，还需要依靠实验结果来证明。

希望对你有所帮助

⑷ 1. 流体力学的分类方式有哪些，每种分类方式中又是如何划分的 2. 流体力学的研究方法分为哪几种

1、
1）以作用力分类
流体静力学、流体运动学、流体动力学
2）以力学模型分类
理想流体力学，黏性流体力学、非牛顿流体力学、不可压缩流体动力学、可压缩流体动力学等
2、
研究方法可分为现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算四种

⑸ 流体力学相关问题

原来水头是5米， 2-2截面处现在的水头是v方/（2g）
原水头-损失的水头=现在的水头，则5-0.5（v方/（2g））= v方/（2g），
解得 v方/（2g）=10/3米，即2-2截面处水头是10/3米
2-3水头损失已知是0.3个v方/（2g），所以水头损失=0.3X10/3=1米
1米的压强是ρg1= ρg，管截面积X ρg就是2-3段的水平总力（水平总力是被动产生的，用来克服这段的流动阻力、水头损失）。不过题中没给密度哈，不知密度只能知道流速，力没法算，同样的条件密度不同速度相同，但力是不同的。

⑹ 流体力学的研究方法

可以分为现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算四个方面： 根据流体运动的普遍规律如质量守恒、动量守恒、能量守恒等，利用数学分析的手段，研究流体的运动，解释已知的现象，预测可能发生的结果。理论分析的步骤大致如下：
①建立“力学模型”
一般做法是：针对实际流体的力学问题，分析其中的各种矛盾并抓住主要方面，对问题进行简化而建立反映问题本质的“力学模型”。流体力学中最常用的基本模型有：连续介质（见连续介质假设）、牛顿流体、不可压缩流体、理想流体（见粘性流体）、平面流动等。
②建立控制方程
针对流体运动的特点，用数学语言将质量守恒、动量守恒、能量守恒等定律表达出来，从而得到连续性方程、动量方程和能量方程。此外，还要加上某些联系流动参量的关系式（例如状态方程），或者其他方程。这些方程合在一起称为流体力学基本方程组。流体运动在空间和时间上常有一定的限制，因此，应给出边界条件和初始条件。整个流动问题的数学模式就是建立起封闭的、流动参量必须满足的方程组，并给出恰当的边界条件和初始条件。
③求解方程组
在给定的边界条件和初始条件下，利用数学方法，求方程组的解。由于这方程组是非线性的偏微分方程组，难以求得解析解，必须加以简化，这就是前面所说的建立力学模型的原因之一。力学家经过多年努力，创造出许多数学方法或技巧来解这些方程组（主要是简化了的方程组），得到一些解析解。
④对解进行分析解释
求出方程组的解后，结合具体流动，解释这些解的物理含义和流动机理。通常还要将这些理论结果同实验结果进行比较，以确定所得解的准确程度和力学模型的适用范围。 前面提到的采用简化模型后的方程组或封闭的流体力学基本方程组用数值方法求解。电子计算机的出现和发展，使许多原来无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值解的可能性。数值方法可以部分或完全代替某些实验，节省实验费用。数值计算方法最近发展很快，其重要性与日俱增。
四种研究方法之间的关系：
解决流体力学问题时，现场观测、实验室模拟、理论分析和数值计算几方面是相辅相成的。实验需要理论指导，才能从分散的、表面上无联系的现象和实验数据中得出规律性的结论。反之，理论分析和数值计算也要依靠现场观测和实验室模拟给出物理图案或数据以建立流动的力学模型和数学模式；最后，还须依靠实验来检验这些模型和模式的完善程度。此外，实际流动往往异常复杂（例如湍流），理论分析和数值计算会遇到巨大的数学和计算方面的困难，得不到具体结果，只能通过现场观测和实验室模拟进行研究。

⑺ 工程流体力学的研究方法

流体力学作为一门学科，在其历史发展过程中产生并不断完善了一些解决问题的方法，如试验研究、理论分析和数值计算。
实验研究包括现场观测和实验室模型两个方面。
对自然界固有的流动现象或实际工程中的流动现象，利用各种仪器进行系统观测，从而总结出立体运动的规律，并借以预测流动现象的演变。不过现场流动现象往往不能控制，发生条件几乎不易完全重复出现，影响到对流动现象的研究。又加上现场观测挥动用一些人力、物力、财力，因此人们建立实验室一是这些现象在可控制的时候出现，以便观察研究。
模型实验在流体力学中占有重要地位。这里所说的模型是指根据理论指导，是把研究对象的尺度改变（放大或缩小）以便能安排实验。有些流动现象难于靠理论计算解决，有的则不可能做原型实验（成本太高或规模太大）。这时，根据模型实验所得的数据可以用像换算单位制那样的简单算法求出原型的数据。 理论分析是根据流体运动的普遍规律如质量守恒、动量守恒、能量守恒等，利用数学分析的手段，研究流体的运动，解释已知的现象，预测可能发生的结果。理论分析的步骤大致如下：
建立“力学模型”，即针对实际流体的力学问题，分析其中的各种矛盾并抓住主要方面，对问题进行简化而建立反映问题本质的“力学模型”。流体力学中最常用的基本模型有：连续介质、牛顿流体、不可压缩流体、理想流体、平面流动等。
建立模型常用无限微元法和有限控制体法（平均值法）。 针对流体运动的特点，用数学语言将质量守恒、动量守恒、能量守恒等定律表达出来，从而得到连续性方程、动量方程和能量方程。此外，还要加上某些联系流动参量的关系式(例如状态方程)，或者其他方程。这些方程合在一起称为流体力学基本方程组。
求出方程组的解后，结合具体流动，解释这些解的物理含义和流动机理。通常还要将这些理论结果同实验结果进行比较，以确定所得解的准确程度和力学模型的适用范围。
从基本概念到基本方程的一系列定量研究，都涉及到很深的数学问题，所以流体力学的发展是以数学的发展为前提。反过来，那些经过了实验和工程实践考验过的流体力学理论，又检验和丰富了数学理论，它所提出的一些未解决的难题，也是进行数学研究、发展数学理论的好课题。
在流体力学理论中，用简化流体物理性质的方法建立特定的流体的理论模型，用减少自变量和减少未知函数等方法来简化数学问题，在一定的范围是成功的，并解决了许多实际问题。
对于一个特定领域，考虑具体的物理性质和运动的具体环境后，抓住主要因素忽略次要因素进行抽象化也同时是简化，建立特定的力学理论模型，便可以克服数学上的困难，进一步深入地研究流体的平衡和运动性质。
20世纪50年代开始，在设计携带人造卫星上天的火箭发动机时，配合实验所做的理论研究，正是依靠一维定常流的引入和简化，才能及时得到指导设计的流体力学结论。
此外，流体力学中还经常用各种小扰动的简化，使微分方程和边界条件从非线性的变成线性的。声学是流体力学中采用小扰动方法而取得重大成就的最早学科。声学中的所谓小扰动，就是指声音在流体中传播时，流体的状态(压力、密度、流体质点速度)同声音未传到时的差别很小。线性化水波理论、薄机翼理论等虽然由于简化而有些粗略，但都是比较好地采用了小扰动方法的例子。
每种合理的简化都有其力学成果，但也总有其局限性。例如，忽略了密度的变化就不能讨论声音的传播；忽略了粘性就不能讨论与它有关的阻力和某些其他效应。掌握合理的简化方法，正确解释简化后得出的规律或结论，全面并充分认识简化模型的适用范围，正确估计它带来的同实际的偏离，正是流体力学理论工作和实验工作的精华。
流体力学的基本方程组非常复杂，在考虑粘性作用时更是如此，如果不靠计算机，就只能对比较简单的情形或简化后的欧拉方程或N-S方程进行计算。20世纪30～40年代，对于复杂而又特别重要的流体力学问题，曾组织过人力用几个月甚至几年的时间做数值计算，比如圆锥做超声速飞行时周围的无粘流场就从1943年一直算到1947年。
数学的发展，计算机的不断进步，以及流体力学各种计算方法的发明，使许多原来无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值解的可能性，这又促进了流体力学计算方法的发展，并形成了“计算流体力学”。
从20世纪60年代起，在飞行器和其他涉及流体运动的课题中，经常采用电子计算机做数值模拟，这可以和物理实验相辅相成。数值模拟和实验模拟相互配合，使科学技术的研究和工程设计的速度加快，并节省开支。

⑻ 磁流体力学的5研究方法

研究方法等离子体的密度范围很宽。对于极其稀簿的等离子体，粒子同的碰撞和集体效应可以忽略，可采用单粒子轨道理论研究等离子体在磁场中的运动。对于稠密等离子体，粒子间的碰撞起主要作用，研究这种等离子体在磁场中的运动有两种方法，一是统计力学方法，即所谓等离子体动力论，它从微观出发，把气体当作正、负粒子和中性粒子的混含物，并考虑粒子之同的相互碰撞影响，用统计方法研究等离子体在磁场中的宏观运动；—是连续介质力学方法即磁流体力学，把等离子体当作连续介质（见连续介质假设）来研究它在磁场中的运动。等离子体动力论对等离子体作最基本的描述，分析深刻，而磁流体力学则是它的一种宏观近似，所以用等离子体动力论能判断磁流体力学处理实际问题的有效性。此外，等离子体动力论还可用来计算磁流体力学中的一切输运系数（如扩散、粘性、热传导和电阻系数等）并讨论它们的物理机制。但这种方法的数学分析很困难，故在处理实际问瓶时，应用磁流体力学比较方便，而输运系数则由实验测定或用等离子体动力学分析计算。对无碰撞的等离子体，有时也可应用流体动力学方法，例如流体粒子的无规运动速度比宏观速度小得多，即压力和温度可以忽略时，可用冷等离子体模型和方程处理等离子在电磁场中的运动。固态等离子体和冷等离子体的模型很近似。尽管可以应用上述较简单的磁流体力学理论解决实际问题，但在稀薄气体的某些场合下，只有动力论的描述才是恰当的。例如平衡等离子体中的电子等离子体振荡所受的阻尼（即朗道阻尼）问题，是不可能用磁流体力学模型描述的，必须用动力论方法才能解决。
磁流体力学是在非导电流体力学的基础上研究导电流体中流场和磁场的相互作用的。进行这种研究必须对经典流体力学加以修正，以便得到磁流体力学基本方程组，包括考虑介质运动的电动力学方程组和考虑电磁场作用的流体力学方程组。电动力学方程组包含电导率、电容率、磁导率；流体力学方程组包含粘性系数、热导率、气体比热等物理参量。它们有时是常数，有时是其他量的函数。磁流体力学基本方程组具有非线性且包含方程个数又多，所以求解困难。但在实际问题中往往不需要求最一般形式的方程组的解，而只需求某一特殊问题的方程组的解。一般应用量纲分析和相似律求得表征一个物理问题的相似准数，并简化方程，即可得到有实用价值的解。
磁流体力学基本方程组具有非线性且包含方程个数又多，造成求解困难。但在实际问题中往往不需要求最一般形式的方程组的解，而只需求某一特殊问题的方程组的解。因此，在利用磁流体力学基本方程组来解决种种实际问题时，可在实验或观测的基础上，建立表征研究对象主要实质的物理模型来简化基本方程组。一般应用量纲分析和相似律求得表征一个物理问题的相似准数，并简化方程，从而得到有实用价值的解。磁流体力学相似准数有雷诺数、磁雷诺数、哈特曼数（见哈特曼流动）、马赫赫、磁马赫数、磁力数、相互作用数等。求解简化后的方程组不外是分桁法和数值法。利用计算机技术和计算流体力学方法可以求解较复杂的问题。
磁流体力学的理论很难象普通流体力学理论那样得到充分的验证。由于在常温下可供选择的介质很少，同时需要很强的磁场才能观察到磁流体力学现象，故不易进行模似。早期是用水银进行实验，但水银在磁场中运动时只呈现出不可压缩流体现象，而等离子体处于高温状态，现象复杂，带来许多有待研究的诊断问题（见等离子体诊断）。模拟天体大尺度的磁流体力学问厘更不易在实验室中实现。所以磁流体力学的理论有的可以得到定量验证，有的只能得到定性或间接的验证。当前有关磁流体力学的实验是在各种等离子体发生器和受控热核反应装置中进行的。

⑼ 地球流体力学的研究方法

地球流体力学同大气动力学或海洋动力学之间并无明确的界限。一般说，地球流体力学研究的对象较广并侧重一般规律，主要任务是建立由自然界流体运动抽象出来的模式和研究如何抽象的方法。而对大气运动和海洋运动的具体形态的研究则分别属于大气动力学和海洋动力学的范围。
地球流体力学的研究方法有理论分析法、模拟实验法和数值试验法。理论分析法是通用的。模拟实验法对研究地球流体运动的机理很有用，但难于在实验室中复制大气运动和海洋运动，因为不可能同时满足众多的相似条件。数值试验法起着愈来愈重要的作用，因为自然界流体运动中各种现象往往同时并存，起作用的因子很多，机制极其复杂，非做数值计算难于得到较精确的结果。此外，实地观测虽也是认识自然界流体运动的基该方法，但它属于气象学和海洋学的范围，不包括在地球流体力学之中。

⑽ 流体力学中拉格朗日法和欧拉法有什么不同

1、含义上的区别

拉格朗日法，又称随体法，跟随流体质点运动，记录该质点在运动过程中物理量随时间变化规律。

欧拉法，又称流场法，是以流体质点流经流场中各空间点的运动即以流场作为描述对象研究流动的方法。

2、特性上的区别

拉格朗日法基本特点是追踪流体质点，以某一起始时刻每个质点的坐标位置，作为该质点的标志。

欧拉法的特点是单步，显式，一阶求导精度，截断误差为二阶。基本思想是迭代，逐次替代，最后求出所要求的解，并达到一定的精度。

3、作用上的区别

拉格朗日法可直接运用固体力学中质点动力学进行分析，综合所有质点的运动，构成整个流体的运动。

欧拉法简单地取切线的端点作为下一步的起点进行计算，当步数增多时，误差会因积累而越来越大。因此欧拉格式一般不用于实际计算。采用区间两端的函数值的平均值作为直线方程的斜率，改进欧拉法的精度。