流体力学的理论分析方法

㈠ 关于流体力学的计算公式和水下投射物的理论

流体力学包括静力学和动力学
一、流体静力学基本方程
（一）流体静力学基本方程推导：
1、重力：大小F
=
A（Z1-
Z2）ρg
方向向下
2、作用在上表面的压力：大小F1
=
P1
A
方向向下
3、作用在下表面的压力：大小F2
=
P2
A
方向向上
F+
F1+
F2
=
0
P2
=
P1
+（Z1-
Z2）ρg
……①
若将液体柱向上移至液面，而液面上方压强为p0，液体柱高度差Z1-
Z2
=h，h下表面距液面的深度，则可将上式改写为：
P2=
P0
+hρg……②
P2=
hρg……③
①②③式都是静力学基本方程。
二、流体动力学—伯努利方程
柏努利方程推导的思路是：从解决流体流动问题的实际需要出发，采用逐步简化的方法：流动系统的总能量衡算（包括内能和热能）-→流动系统的机械能衡算-→不可压缩流体定态流动的机械能衡算。
（一）柏努利方程的推导
衡算范围：
衡算基准：
基准水平面：
⒈流动流体所具有的能量J/kg
⒉能量守恒定律
根据热力学第一定律，1kg流体为基准的连续定态流动系统的能量衡算式为：
Z1g
+u12/2+p1/
ρ
+We
=
Z2g
+u22/2+p2/
ρ
+Σhf
（1-19）
式中，v
――流体的比容，m3/kg
式（1-19）与式（1-19a）即定态流动过程的总能量衡算式，也是流动系统热力学第一定律表达式。
注意理解静压能（pv）的概念：为把1kg流体送入系统所需要的功，又称流动功。

㈡ 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！

㈢ 流体力学三大方程是什么适用条件是什么

一、流体力学之流体动力学三大方程分别指：

1、连续性方程——依据质量守恒定律推导得出。

2、能量方程（又称伯努利方程）——依据能量守恒定律推导得出。

3、动量方程——依据动量守恒定律（牛顿第二定律）推导得出的。

二、适用条件：

流体力学是连续介质力学的一门分支，是研究流体(包含气体，液体以及等离子态)现象以及相关力学行为的科学纳维-斯托克斯方程基于牛顿第二定律，表示流体运动与作用于流体上的力的相互关系。纳维-斯托克斯方程是非线性微分方程。

其中包含流体的运动速度，压强，密度，粘度，温度等变量，而这些都是空间位置和时间的函数。一般来说，对于一般的流体运动学问题。

需要同时将纳维-斯托克斯方程结合质量守恒、能量守恒，热力学方程以及介质的材料性质，一同求解。由于其复杂性，通常只有通过给定边界条件下，通过计算机数值计算的方式才可以求解。

(3)流体力学的理论分析方法扩展阅读：

流体力学的发展历程：

流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。中国有大禹治水疏通江河的传说。秦朝李冰父子（公元前3世纪）领导劳动人民修建了都江堰，至今还在发挥作用。大约与此同时，罗马人建成了大规模的供水管道系统。

对流体力学学科的形成作出贡献的首先是古希腊的阿基米德。他建立了包括物体浮力定理和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。此后千余年间，流体力学没有重大发展。

15世纪意大利达·芬奇的着作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题。

17世纪，帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学，却是随着经典力学建立了速度、加速度，力、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。

㈣ 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。

㈤ 流体力学力学模型意义

流体力学力学模型的意义：

1、连续介质模型：连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动的均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。

连续介质假说的目的：将微观不连续的流体当作连续介质处理后，其物理量在流场中就是连续分布的，这样，不仅理论分析中可以运用数学这一强有力的工具，也为试验研究提供了可能。

2、无粘性流体模型：流体是有粘性的，粘性流体运动时，由于粘性在流体内部形成流速梯度，流体质点间发生摩擦、碰撞引起能量损失，流体粘性的存在给研究流体的运动带来非常大的不便。

为了便于研究，抓住主要矛盾，由浇入深，在研究流体运动规律时，先忽略流体的粘性，把流体假定为无粘性，流体运动时，流体质点间没有摩擦力，从而没有能量损失，这种假想的流体称为理想流体。

3、不可压缩流体模型：实际流体都有一定的弹性，流体受到压力作用时，分子间距离减小，宏观体积减小，宽度增大，除去外力后能恢复原状，这种性质称为压缩性（弹性）。

对于一定的流体，当压力变化不时太大时，流体密度的变化可忽略不变，可认为这种江体是不可压缩的流体。这给研究流体运动带来极大方便。

(5)流体力学的理论分析方法扩展阅读：

流体力学的现场观测：

对自然界固有的流动现象或已有工程的全尺寸流动现象，利用各种仪器进行系统观测，从而总结出流体运动的规律并借以预测流动现象的演变。

过去对天气的观测和预报，基本上就是这样进行的。但现场流动现象的发生不能控制，发生条件几乎不可能完全重复出现，影响到对流动现象和规律的研究；现场观测还要花费大量物力、财力和人力。因此，人们建立实验室，使这些现象能在可以控制的条件下出现，以便于观察和研究。

流体力学的实验室模拟：

在实验室内，流动现象可以在短得多的时间内和小得多的空间中多次重复出现，可以对多种参量进行隔离并系统地改变实验参量。在实验室内，人们也可以造成自然界很少遇到的特殊情况（如高温、高压），可以使原来无法看到的现象显示出来。

现场观测常常是对已有事物、已有工程的观测，而实验室模拟却可以对还没有出现的事物、没有发生的现象（如待设计的工程、机械等）进行观察，使之得到改进。因此，实验室模拟是研究流体力学的重要方法。

要使实验数据与现场观测结果相符，必须使流动相似条件（见相似律）完全得到满足。不过对缩尺模型来说，某些相似准数如雷诺数和弗劳德数不易同时满足，某些工程问题的大雷诺数也难以达到。所以在实验室中，通常是针对具体问题，尽量满足某些主要相似条件和参数，然后通过现场观测验证或校正实验结果。

㈥ 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。

㈦ 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

㈧ 流体力学具体研究什么

流体力学是力学的一个分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。

流体力学中研究得最多的流体是水和空气。它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和物理学、化学的基础知识。

古希腊的阿基米德最早建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。

流体力学现已成为基础科学体系的一部分，在工业、农业、交通、天文、地学、生物学、医学等方面都有广泛的应用。

㈨ 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。