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DYT018 自循環(huán)孔口管嘴實(shí)驗(yàn)儀

摘要：流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支，是一門研究流體（液體和氣體） 的平衡和力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)。它所研究的基本規(guī)律包括兩大部 分：一是流體平衡的規(guī)律，即流體靜力學(xué)；二是流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，即流體 動(dòng)力學(xué)。工程流體力學(xué)在工程中廣泛應(yīng)用，本文對(duì)工程流體力學(xué)的背景，發(fā)展，內(nèi)容，應(yīng)用，分支和前景做了簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：工程流體力學(xué)認(rèn)識(shí)； 發(fā)展史 ；內(nèi)容應(yīng)用；建筑工程與流體學(xué)。

引言

在人類歷*，面對(duì)河道決堤，洪期到來(lái)，人類束手無(wú)策的案例數(shù)不勝數(shù)，還有河田的干旱，河運(yùn)交通的堵塞給人類帶來(lái)的不便也是不計(jì)其數(shù)。但是隨著人類文明的發(fā)展，人類開(kāi)始對(duì)河水治理，橋梁建造，農(nóng)業(yè)灌溉，河水航運(yùn)等有了較多的需求，人類同時(shí)也就對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有了較多的需求和經(jīng)驗(yàn)。但是要合理自如的控制和運(yùn)用流體，人類就需要一個(gè)比較系統(tǒng)的學(xué)科理論去指導(dǎo)，于是工程流體力學(xué)的誕生已經(jīng)迫在眉睫。

正文 其實(shí)，我對(duì)流體力學(xué)的認(rèn)識(shí)還僅僅出于感性認(rèn)識(shí)的階段，并沒(méi)有很深入地了解流體力學(xué)的知識(shí)，對(duì)于一些同流體有關(guān)的現(xiàn)象并不能夠運(yùn)用相應(yīng)的知識(shí)理論來(lái)進(jìn)行解釋。通過(guò)查閱資料，我了解到流體力學(xué)是研究流體的力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。作為力學(xué)的一個(gè)重要分支，流體力學(xué)主要研究流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及流體和固體界壁之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用及流動(dòng)過(guò)程中動(dòng)量，能量和質(zhì)量的傳輸規(guī)律等，并將它們應(yīng)用于解決生產(chǎn)，科研和生活中與流體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的各種問(wèn)題。流體力學(xué)的研究對(duì)象包括水，空氣，水蒸氣，潤(rùn)滑油，地下石油，，血液，超高壓作用下的金屬盒燃燒后產(chǎn)生的成分復(fù)雜的氣體，高溫條件下的等離子體等等，其中研究得多的是人類*的兩種物質(zhì)：水和空氣。流體力學(xué)的研究只要是牛頓運(yùn)動(dòng)定律和質(zhì)量守恒定律，此外常常還需要運(yùn)用到熱力學(xué)知識(shí)，又是還應(yīng)用到宏觀電動(dòng)力學(xué)的基本定律，本構(gòu)方程和物理學(xué)，化學(xué)的基本知識(shí)等等。

不僅如此，流體力學(xué)還具有廣泛的應(yīng)用范圍，包括了工業(yè)，農(nóng)業(yè)，軍事等眾多領(lǐng)域，既包含自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論，又涉及工程技術(shù)科學(xué)方面的應(yīng)用，比如氣象，水利，船舶，航空航天，機(jī)械制造，醫(yī)療以及天文研究等等都應(yīng)用和涉及到了流體力學(xué)的知識(shí)。水和空氣對(duì)于生命體來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，地球百分之七十的面積被水覆蓋同事也被大氣*包圍住，時(shí)刻在進(jìn)行著對(duì)流和遷移運(yùn)動(dòng)，輸送水

分和熱量，影響著的氣候和生態(tài)環(huán)境；室友和天然氣的開(kāi)采；地下水的開(kāi)發(fā)利用；沙漠遷移等等這些都同人們?nèi)粘Ｉ钣兄芮新?lián)系。也正是如此，對(duì)于流體力學(xué)的發(fā)展，就不會(huì)有現(xiàn)代工業(yè)以及高新技術(shù)的發(fā)展。流體力學(xué)對(duì)推動(dòng)社會(huì)向前發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，今后仍將在科學(xué)與技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用。 關(guān)于它的發(fā)展史是中國(guó)*的大禹治水，李冰父子建立的都江堰，就是對(duì)水認(rèn)識(shí)的萌芽，古羅馬人也在早期就建立起了比較完善的供水管道系統(tǒng)。但是對(duì)流體力學(xué)一個(gè)比較科學(xué)的認(rèn)識(shí)還是要在公元前250年左右古希臘偉大的科學(xué)家阿基米德寫(xiě)的《論浮體》后，這本書(shū)對(duì)流體運(yùn)動(dòng)做了一個(gè)比較科學(xué)的總結(jié)，可以算得上是流體力學(xué)的*了。很遺憾的是在接下來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，因?yàn)榉N種原因，流體力學(xué)并沒(méi)有得到進(jìn)一步發(fā)展。直到16世紀(jì)以后，西方資本主義國(guó)家的生產(chǎn)力的迅速發(fā)展和資本主義制度的不斷完善，以及政府對(duì)科學(xué)事業(yè)的政策和資金的鼓勵(lì)，這才給各科學(xué)以及流體力學(xué)發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境。

17世紀(jì)，人類偉大的科學(xué)家牛頓對(duì)流體有了初步比較深入的研究，他通過(guò)不斷試驗(yàn)提出了牛頓內(nèi)摩擦定律，黏性運(yùn)動(dòng)的流體符合牛頓摩擦定律。接著拉格朗日和歐拉提出了描述流體運(yùn)動(dòng)的二種方法拉格朗日法和歐拉法，拉格朗日法著眼于流體個(gè)支點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況，研究各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)歷程，后綜合來(lái)獲得總體情況，歐拉法責(zé)只著眼于流體經(jīng)過(guò)流場(chǎng)中各空間點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況。然后有普朗特的混合長(zhǎng)度理論，法國(guó)皮托發(fā)明了測(cè)流速的皮托管，達(dá)朗貝爾利用這些得出了流體中運(yùn)動(dòng)的物體阻力于速度有平方關(guān)系。歐拉總結(jié)出了歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程(z p/ρg u*u/2g=C)，伯努利又對(duì)管道流體做了多次試驗(yàn)得出了經(jīng)典的伯努力方程（p ρgz (1/2)*ρv^2=C式中p、ρ、v分別為流體的壓強(qiáng)、密度和速度；z 為鉛垂高度；g為重力加速度。），它是能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在工程流體力學(xué)中的具體體現(xiàn)。19世紀(jì)以后，隨著生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展，尤其是航空方面的運(yùn)用，導(dǎo)致古典流體力學(xué)和實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)的日益結(jié)合，逐漸形成了理論與實(shí)踐并重的現(xiàn)代流體力學(xué)。隨后流體力學(xué)進(jìn)入新的階段。

流體力學(xué)廣泛應(yīng)用在航天，石油和天然氣開(kāi)采，地下水的開(kāi)發(fā)利用，武器的爆炸，沙漠遷移等等，但是工程流體力學(xué)基本是指在工程中的應(yīng)用，包括城市的生活和工業(yè)用水，水廠修建水塔，這些就需要計(jì)算好各水井的布置位置，水管直徑，長(zhǎng)度，動(dòng)力，途徑等等。另外在,橋梁上，就需要對(duì)河水各個(gè)數(shù)據(jù)的掌握，以便對(duì)橋梁涵洞，配筋的設(shè)計(jì)。還有就是在高層建筑中，我們也要運(yùn)用到空氣動(dòng)力學(xué)研究風(fēng)荷載對(duì)建筑物的影響。在通風(fēng)內(nèi)燃機(jī)等的設(shè)計(jì)中，還要計(jì)算好空氣流動(dòng)規(guī)律，以便控制空氣流量，燃?xì)廨斔停祲m降溫等留力學(xué)問(wèn)題。我國(guó)的三峽大壩，葛洲壩等各大水利樞紐工程就是流體力學(xué)的宏偉體現(xiàn)。還有我國(guó)近年來(lái)航天工程中對(duì)流體力學(xué)的運(yùn)用也是*。

對(duì)于自己現(xiàn)在學(xué)的土木工程與建筑專業(yè)，這個(gè)建筑與土木工程專業(yè)是研究人類社會(huì)和生活所需要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和維護(hù)的工程領(lǐng)域。其工程碩士學(xué)位授權(quán)單位培養(yǎng)從事區(qū)域規(guī)劃，城市和村鎮(zhèn)規(guī)劃，城市設(shè)計(jì)，建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，市政工程設(shè)計(jì)，橋梁、道路與隧道工程設(shè)計(jì)，地下與水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其勘測(cè)、施工、維護(hù)等高級(jí)工程技術(shù)人員。研修的主要課程有：政治理論課、外語(yǔ)課、數(shù)值分析、現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)及理論、現(xiàn)代規(guī)劃原理與方法、現(xiàn)代建筑評(píng)論、城市社會(huì)學(xué)、環(huán)境心理學(xué)、現(xiàn)代建筑物理、工程彈塑性力學(xué)、高等結(jié)構(gòu)力學(xué)、高等土力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、基礎(chǔ)工程、工程測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、優(yōu)化原理與方法、建筑經(jīng)濟(jì)與管理等。由于本領(lǐng)域涉及建筑與土木兩個(gè)學(xué)科，課程可視培養(yǎng)對(duì)象增減。

其相關(guān)領(lǐng)域：交通與運(yùn)輸工程、測(cè)繪工程、水利工程、環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。而工程流體力學(xué)屬于水利工程其中，這個(gè)能更加清楚明確的學(xué)習(xí)到專業(yè)知識(shí)和讓我們能更好更快的明白它的本質(zhì)。

對(duì)于學(xué)習(xí)和理解工程流體力學(xué)課程上，指導(dǎo)我們的是一位經(jīng)驗(yàn)豐富又及其幽默的韓老師，他的教育主旨是，讓我們?cè)谟邢薜臅r(shí)間內(nèi)接受更多的人生道理，而對(duì)于工程流體力學(xué)的學(xué)科上，他更加的是提倡我們自學(xué)，在課堂上更多接觸的是他的各種豐富的求學(xué)之路上的經(jīng)驗(yàn)，給我們多的就是社會(huì)的經(jīng)驗(yàn)，所以在課堂上多的不是睡覺(jué)的學(xué)生而更多是笑聲和感慨，但也由于課堂上的學(xué)習(xí)時(shí)間有限，大量的作業(yè)后也是一對(duì)煩惱，同學(xué)也成說(shuō)了句玩笑式的話：“老師就是教我們1+1等于2，而叫我們做的作業(yè)是1000+1000等于幾的作業(yè)。”

結(jié)論

從人類開(kāi)始接觸認(rèn)識(shí)流體力學(xué)到現(xiàn)在的2千多年，特別是20世紀(jì)以來(lái)工程流體力學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用和飛速的發(fā)展。人類已經(jīng)可以用現(xiàn)有的理論體系去解決生活中,的絕大多數(shù)問(wèn)題。但是人類對(duì)流體力學(xué)并沒(méi)有*了解，比如一些復(fù)雜的流體運(yùn)動(dòng)人類還是無(wú)法用系統(tǒng)科學(xué)的理論去解釋，只能憑靠經(jīng)驗(yàn)去解決許多問(wèn)題，所以流體力學(xué)有很大的發(fā)展前景流體力學(xué)還需要我們?nèi)ネ晟扑睦碚摶A(chǔ)以及提出新的理論。

1，結(jié)構(gòu)風(fēng)工程，高聳建筑物一般都要做風(fēng)洞試驗(yàn)的。而大跨度柔性橋梁的抗風(fēng)性能就是空氣動(dòng)力學(xué)的一個(gè)典型應(yīng)用。從而有了CFD的蓬勃發(fā)展。

2，處于近海和江河中的建筑物，尤其是橋墩基礎(chǔ)啦，都要考慮水文的，因此就有河流動(dòng)力學(xué)這一方向。

3，基坑施工時(shí)一般要考慮地下水的，降水怎么計(jì)算也要用到流體力學(xué)。 4，隧道中的通風(fēng)效應(yīng)，如何計(jì)算隧道施工 運(yùn)營(yíng)中的通風(fēng)問(wèn)題，風(fēng)機(jī)如何安置，采用哪種通風(fēng)方式都是很典型的應(yīng)用。

5，高速鐵路隧道的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。這個(gè)越來(lái)越重視啦。由于高鐵的速度高，進(jìn)出隧道時(shí)都會(huì)產(chǎn)生活塞效應(yīng)，所以也要用到流體力學(xué)來(lái)解決這些問(wèn)題，也是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)。

6，修明渠和城市管網(wǎng)設(shè)計(jì)（市政工程）用到的基本上都是經(jīng)典的流體力學(xué)。

我們可以從以上幾個(gè)方面讓流體力學(xué)和土木與建筑專業(yè)相結(jié)合并更好的學(xué)習(xí)，在以后的學(xué)習(xí)工作中得到明確的方向。