达·芬奇与流体力学 1)

旷世全才列奥纳多·达·芬奇(Leonardo da Vinci),被世人誉为画家、雕刻家、天文学家、发明家、音乐家、数学家、解剖学家、生理学家、地质学家、植物学家、作家、军事、建筑工程和制图师,是意大利文艺复兴时期人文主义的代表人物。本文对其流体力学相关思想及湍流、飞行、波浪和风暴等几个方面的研究贡献进行梳理,认为他是流体力学科学研究的先驱和奠基人,也是一位“流体力学家”。     

多相流体力学的发展现状及其展望(提纲)

绪言1.1 多相流动与多组分流动1.2 两相流动的两个典型例子1.3 两相流动的发展简史1.4 两相流体力学的应用 (1)动力与能源;(2)化工与加工工业;(3)运输与轻工;(4)其 ...     

流体力学发展的五个时期

以丰实的史料划分并论述了流体力学发展五个时期的情况,系统介绍了我国从古代到现代对流体力学的贡献,阐述了流体力学的研究及其与现代化建设的关系。     

面向流体力学的多范式融合研究展望

实验观测、理论研究以及数值模拟是包括流体力学在内很多学科的基本研究范式.21世纪以来,大数据驱动下的人工智能成为引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力,也被称为数据密集型科学研究范式,即第四范式.同样,数据驱动的机器学习方法也成为流体力学的新兴方向,并助推智能流体力学方向的发展.然而,与面向社会依赖“互联网+大数据”的数据密集型范式相比,流体力学智能化研究有其特有的背景.例如有限工程样本中产生的海量流动数据,与流动状态、几何边界条件的高维度以及复杂流动固有的高维、跨尺度、随机、非线性特征相比,数据驱动的流体力学研究面临着大数据小样本问题.经典流体力学虽然有三大研究范式,但融合度很低,工程设计师通常只能对不同来源的数据进行拼凑使用或简单修正.多源数据融合一定程度上可缓解单一样本量来源少、建模难,以及低精度样本利用不充分等困境,但仍未能实现基本范式中的理论模型或者专家知识和经验的充分利用.因此,在人工智能技术支撑的第四范式架构下,有机融合实验、理论模型以及数值模拟三大手段,发展“数据+知识”双驱动的流体力学多范式融合方法,成为解决重大实际工程研制问题的迫切需求,也是新时代流体力学学科内涵...     

计算流体力学在工程流体力学课程中的应用与实践

随着时代发展,适应大学生特点的教学改革在不断进行,要求教师培养学生的学习能力而不是单纯的传授知识.针对本科生工程流体力学课程的教学模式进行改革,将计算流体力学引入到工程流体力学课堂.5年的教学实践,证明其对学生们的工程流体力学课程和后续专业课的学习有很大帮助.文中以实例的形式介绍了将计算流体力学与本科生流体力学课程结合的方法与实践,深入探讨了教学改革.该实践是提高教学质量的有价值的尝试.     

流体力学与生物流变学

<正> “流变学(rheology)”这一术语一般表示对物质的变形与流动的研究,从逻辑上说,也该包含流体力学。可是,我的朋友,已故的George W Scott Blair曾告诉我,他参与创建流变学协会的会议(1929年于美国首都华盛顿)曾决定把流变学限于对非牛顿系统的研究。之所以做这一决定,是为了保护流变学这门新兴学科不致被其他学科所淹没。然而,早期的几次学术会议并没有强制只讨论非牛顿流体,还进而成立了生物流变学的组织。这些会议对于发展生物流变学已经并将继续发挥重要的作用。因为许多生物学系统尤其是血液都是多成份的弥散体,即使它们的各个成份都是牛顿流体,它们的总体性质也会是非牛顿的。所以在生物流变学(包括血液流变学——这是生物流变学迄今最为活跃的领域)历次学术会议上,也一直有人宣读经典流体力学分析的工作。     

从考古看史前流体力学的发生和发展

利用现有的考古成果，分析研究了其中与流体力学与内容，对史前流体力学的发生与发展提出看法。     

环境与灾害中的流体力学问题

本文从流体力学角度简要介绍了洪水灾害、风灾、火灾、环境污染及环境生态方面的情况,叙述了减轻灾害的措施和效果,谈到了有关的研究课题.     

计算流体力学中的验证与确认

计算流体力学(CFD)在航空航天等诸多领域的应用越来越广泛.特别是近年来, CFD在实际飞行器的设计中扮演着越来越重要的角色, 许多设计参数直接来源于CFD的计算结果.由此, 飞行器设计师对CFD提供结果的可信度提出了更高的要求.验证(verification)与确认(validation)是评价数值解精度和可信度的主要手段.本文综述了国内外开展CFD验证与确认研究的进展.在引言中论述了开展CFD验证与确认的重要性和必要性, 简述了国内外CFD验证与确认研究的历史和发展现状.第2节中讨论了CFD验证与确认的一些基本概念,以及这些概念定义的形成过程, 并指出了进行CFD验证与确认的基本步骤.第3节和第4节分别讨论了CFD验证与确认的方法, 如CFD验证中的精确解比较方法, 制造解比较方法, 网格收敛性研究;CFD确认中的层次结构, 流动分类法, 确认实验指南.在第5节中我们列举了几个CFD验证与确认的应用实例.最后, 对我国开展CFD验证与确认研究工作提出了若干建议, 包括:(1)开展流动分类法研究,(2)推行软件质量工程方法,(3)开展规范精细的实验, 建立国内的网络数据库.      

悬浮体力学——流体力学与胶体科学交叉的新兴学科

本文介绍了交叉新兴学科悬浮体力学的概貌.该学科发生发展在低Re数流体力学与胶体科学的交叉边缘处.它具有很广泛的应用价值,也有许多吸引人的重要理论课题.近年来在这领域中的研究工作规模十分巨大.对这学科有兴趣的人们而言,这是十分令人鼓舞的时期.在给出了本学科的基本特征和主要研究内容之后,对于相互作用着的低Re数、低Stk数、高Kn数悬浮粒子的运动学,对于在均匀悬浮体中的相对布朗扩散,对于非均匀单分散与多分散悬浮体中的绝对布朗扩散,对于稀释单分散和多分散悬浮体中的重力沉降,对于悬浮粒子的布朗碰并、重力碰并和纯变形场碰并,以及对于高Pcclet数与低Pcclet数下的悬浮体的有效粘性等问题,本文都作了简要的论述.     

弹性力学与流体力学基本方程的统一性

本文将流体微元看成固体微元的特殊情况,并结合流体静止时无切应力的性质,首先利用弹性力学的柯西公式得到流体静压强的概念,其次利用弹性力学的平衡微分方程得到流体静力学的欧拉方程。然后通过考虑弹性体与不可压缩流体的共性及差异,利用弹性体动力学的基本方程直接推导出流体动力学中不可压缩黏性流体的N–S方程。本文方法避开了流体力学基本方程的传统推导方法,证明了流体力学与弹性力学的基本方程具有高度的统一性。利用该研究结果可以进一步改善力学课程的教学内容,加深理解力学基本原理,有效提高力学课程教学水平。

     

ON AN INTERDISCIPLINARY TEACHING METHOD OF FLUID MECHANICS AND OTHER MECHANICS RELATED COURSES1)

流体力学是力学和机械等专业本科生的一门专业基础课。由于其涉及数学、物理的概念多、公式复杂、理论抽象而实际应用广,是公认的难教、难学的课程之一。笔者提出了将流体力学与理论力学、材料力学、电动力学等其他力学课程交叉教学的方法,充分利用各门力学课程知识间的联系,使得学生在学习流体力学的同时复习其他力学的知识,通过对比深化理解流体、固体、刚体和电磁场,最终获得对力学学科的整体视野,增强教学效果。     

流体力学课程互动式教学的探讨与实践

流体力学是力学专业的核心课程,具有理论性强、应用面广的特点。针对学生学习积极性不高、参与度不够的问题,本课程对互动式教学方法进行了思考和实践。首先,对互动式教学的要素和条件进行了分析,结合流体力学应用性广、可演示可验证的特点,设计了贴合流体力学课程的互动式教学方法,同时制定了适用于互动式教学的评价方法。在互动式教学中,设计了两类互动内容,一类是调研分析互动,一类是探究性实验互动。从教学效果看,互动式教学提高了学生的积极性和参与度,显著提升了互动的频次和质量,带动了学生的知识理解和能力培养。

     

流体力学课程流体运动描述的教学方法

为了在课堂教学中清晰阐述流体的运动,在作者多年的流体力学课程教学经验和体会的基础上,应用连续介质假设,对流体力学课程中关于流体运动描述的Lagrange 方法和Euler 方法及其相互转换的教学方法进行了探讨。将抽象的概念,形象地从时空角度,讲述流体作为连续介质的运动规律。分析结果能够对学生学习这些内容提供帮助,同时为其他教师对流体力学课程的讲授提供参考。     

THE TEACHING OF FLUID MECHANICS WITH REPRESENTATION OF FLUID FLOW

为了在课堂教学中清晰阐述流体的运动,在作者多年的流体力学课程教学经验和体会的基础上,应用连续介质假设,对流体力学课程中关于流体运动描述的Lagrange 方法和Euler 方法及其相互转换的教学方法进行了探讨。将抽象的概念,形象地从时空角度,讲述流体作为连续介质的运动规律。分析结果能够对学生学习这些内容提供帮助,同时为其他教师对流体力学课程的讲授提供参考。     

土木类专业流体力学课程教学改革与实践

流体力学是土木类专业本科生一门必修的专业基础课。这门课程抽象概念较多、公式推导复杂、数学和力学基础要求较高,是公认难教、难学的课程之一。本文结合作者多年的流体力学教学实践,从教学内容、教学方法、教学手段、教学环节等方面探讨该课程的教学改革。文中的教学改革措施可为其他讲授流体力学课程的教师提供参考。     

Henri Bénard: Thermal convection and vortex shedding

We present in this article the work of Henri Bénard (1874–1939), a French physicist who began the systematic experimental study of two hydrodynamic systems: the thermal convection of fluids heated from below (the Rayleigh–Bénard convection and the Bénard–Marangoni convection) and the periodical vortex shedding behind a bluff body in a flow (the Bénard–Kármán vortex street). Across his scientific biography, we review the interplay between experiments and theory in these two major subjects of fluid mechanics.     

历史文化建筑保护和力学

讨论了历史文化建筑维修、保护和力学的关系,综述了中国历史文化建筑保护中的力学问题,讨论了木质历史文化建筑结构的建模问题．介绍了世界各国和中国对文化遗产保护的发展史,及中国历史文化建筑保护现状与任务;重点介绍了力学在历史文化建筑保护领域所作的贡献和面临的机遇与挑战．并对历史文化建筑保护措施和研究方向提出建议．