流体力学

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流体力学（英语：Fluid mechanics）是力学的一门分支，是研究流体（包含气体、液体及等离子体）现象以及相关力学行为的科学。流体力学可以按照研究对象的运动方式分为流体静力学和流体动力学，前者研究处于静止状态的流体，后者研究力对于流体运动的影响。流体力学按照应用范围，分为空气力学及水力学等。

流体力学是连续介质力学的一门分支，是以宏观的角度来考虑系统特性，而不是微观的考虑系统中每一个粒子的特性。流体力学（尤甚是流体动力学）是一个活跃的研究领域，其中有许多尚未解决或部分解决的问题。流体动力学所应用的数学系统非常复杂，最佳的处理方式是利用电脑进行数值分析，如计算流体力学通过数值分析的方式求解流体力学问题。粒子图像测速技术是一个将流体流场视觉化并进行分析的实验方式，也利用了流体高度可见化的特点。

理论流体力学的基本方程是纳维-斯托克斯方程，简称N-S方程，纳维-斯托克斯方程由一些微分方程组成，通常只有透过给予特定的边界条件与使用数值计算的方式才可求解。纳维-斯托克斯方程中包含速度 {\displaystyle {\vec {v}}=(u,v,w)} {\vec {v}}=(u,v,w)、压强 {\displaystyle p} p、密度 {\displaystyle \rho } \rho 、黏度 {\displaystyle \eta } \eta ，和温度 {\displaystyle T} T等变量，而这些都是位置 {\displaystyle (x,y,z)} (x,y,z)和时间t的函数。通过质量守恒、能量守恒和动量守恒，以及热力学方程 {\displaystyle f(\rho ,p,T)} f(\rho ,p,T)和介质的材料性质，我们可以确定这些变量与其应变的关系。

目录

简史

流体力学的研究至少可以追溯到古希腊时代，当时阿基米德研究流体静力学和浮力，并提出现在称之为阿基米德定律的定律．定律是记载在阿基米德的著作《论浮体》中，此书被视为第一本以流体力学为主的著作。后来在列奥那多·达芬奇（观察和实验）、埃万杰利斯塔·托里拆利（发明气压表）、艾萨克·牛顿（研究粘度）和布莱兹·帕斯卡（研究流体静力学及帕斯卡定律）等研究的推动下，流体力学迅速的发展，后来由丹尼尔·伯努利在1738年的《Hydrodynamica》导入了流体动力学的数学模型。

流体力学中可以省略粘性的无粘性流较为简单，有许多数学家分析无粘性流（像莱昂哈德·欧拉、让·勒朗·达朗贝尔、约瑟夫·拉格朗日、皮耶尔-西蒙·拉普拉斯、西莫恩·德尼·泊松等）。较复杂的粘性流也被许多工程师所发现（像让·路易·马利·普瓦泽伊和戈特希尔夫·哈根等）。由克劳德-路易·纳维及乔治·加布里埃尔·斯托克斯提出的N-S方程，以及边界层的相关研究（路德维希·普朗特、西奥多·冯·卡门）对流体力学进行进一步的数学修正。而后来像奥斯鲍恩·雷诺、安德雷·柯尔莫哥洛夫及杰弗里·泰勒等科学家对流体粘度和湍流有更多的了解。

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