如何學習工程流體力學?

時間 2021-05-06 20:41:24

1樓:

流體力學依舊是經典力學框架,由座標變換Jacobi行列式引入的Reynolds Transport Theorem是最基本的守恆方程的根基,在推導動量方程時也是銜接拉格朗日法和尤拉法的橋梁,在此基礎上發展出質量、動量、能量守恆。當然最核心的還是動量的NS方程,伯努利方程、尤拉方程都是由此基礎上一定簡化後所得。所以,重要的事情再說一遍:

這些是根基中的根基。大部分問題都是圍繞著這三個方程展開的(流體力學中應該是前兩者居多)

掌握控制體的思想。掌握牛二在微觀層面的運用:正應力、切應力,應力張量的分解;加上牛頓流體的線性關係,由此可以推導出NS方程。

剩下的就是一些定義、或者比較特殊的、被解決的特殊解或問題,比如拉格朗日/尤拉法,什麼是非/定常流,不/可壓縮流,各種壓力,流線函式,potential函式等等;一些特殊問題,比如Stokes問題,Couette流動,邊界層理論、近似方程和近似解,比如 Blasius解,等等。多提一句,邊界層近似的思想在後面的湍流還挺有用的。還有一些重要的概念,比如渦流渦量(這在湍流上起到很重要的作用),粘性的作用,壓力梯度在不可壓縮流中的作用,divergent的物理含義,量綱分析,等等。

內容太多,就不一一枚舉了。

大概上基礎的流體力學的內容就大致如此了。剩下的可以根據自身興趣繼續學習,比如高/超聲速/空氣動力學,湍流,壓縮流,反應流等等等等。

數學工具上,積分、導數、傅利葉級數和變換、向量運算一定要熟練掌握,額外有興趣的可以大致學習一下場論。看到方程不要背,一定要了解各項的物理含義以及相應的數學表現形式。比如二階導數展現出Smooth的數學特徵,物理上就是粘性耗散項。

有能力的話可以多參考一些英文資料,比如Batchalor的Intro of Fluid Dynamics, Frank White的Fluid Mechanics。這都是經典之作。

最後多扯一句,不會推導質量方程和NS方程還是別學流體力學了(NS方程最好是可壓不可壓都要推導。如果自身有追求的話能量方程也掌握了)。

2樓:

講真的,把向量計算弄透,不然公式看的頭皮發麻,公式都看不懂就更難理解了本質了。

內積,叉積,並矢,雙點積,梯度,散度,旋度,nabla算符。方程的張量記法和向量表示互換,向量表示直角座標表示互換。

散度定理,斯托克斯定理,格林積分公式,說白了就是體積分面積分線積分互化的那些公式。

在乙個雷諾輸運定理

掌握這些起碼三大方程推倒沒問題了,其他的根據需要再學,要是整個流體動力學啃下來難度還是挺大的。

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