流體力學是物理學的一個分支，研究流體運動、浸入流體中的物體所受的力以及物體相對于流體運動的運動。流體力學的基本原理是質量、動量和能量守恒定律。流體力學的經典理論涉及勢流、液體中的波、可壓縮流和二維流體運動。這篇文章為大家帶來波士頓大學流體動力學課程輔導。

一、流體力學理論和原理

流體力學的目的是了解流體的運動。流體力學的領域已經非常廣泛，包括固體和流體--簡言之，連續物質--的流動。流體力學理論還涉及靜態應力分析問題，并結合了彈性理論。

流體力學的基本原理是以下定律：

1.質量守恒定律

質量守恒定律指出，質量既不會產生，也不會消失。在可壓縮流體沿基本流管流動時，為系統建立的連續性方程遵守質量守恒定律。

2.動量守恒

當一個質點系統只受到系統中質點相互施加的力時，系統的總矢量動量保持不變。動量守恒可以用牛頓第二運動定律進行數學表達。它將作用在流體元件上的力的總和與沿結果力方向的動量變化率聯系起來。在無粘性流體流動中，三維動量方程可簡化為歐拉運動方程。在粘性流體流動中，納維-斯托克斯方程用數學方法表示動量方程。

3.能量守恒

能量守恒定律指出，能量既不能被創造，也不能被毀滅;它只能從一種形式轉換成另一種形式。不粘性流體沿流線穩定流動時的能量守恒方程可由伯努利方程給出。

定律的數學表達可以用積分或微分的形式表示。在工程應用的大規模分析中，數學語句的積分形式用于表達流體力學概念。流體力學方程的微分形式僅用于小規模分析，因為精確解法的獲得僅限于少數專門的流動。通常情況下，數值技術比分析方法更適合解決流體力學問題。

二、經典流體力學理論

經典流體力學理論的基本原理強調的是不粘性流體力學。經典流體力學理論主要涉及勢流、液體中的波、可壓縮流和二維流體運動。

在植根于歐拉和伯努利著作的經典流體力學中，流體被視為理想化的不粘性物質。與粘度相關的剪應力被假定為零，壓力被視為各向同性量。根據所有這些假設，流體流動與靜止時的流體平衡條件相同。

伯努利定律(將流線上的壓力變化與速度變化聯系起來)是經典流體力學理論中的一個著名定理。根據伯努利定律，無粘性流體在橫截面不同的管道中流動時，在流速較高的收縮處壓力較低，而在流體停滯的管道開口處壓力較高。

總之，在流體力學的經典理論中，假定流體某點的應力分量與應力-速度分量之間存在確定的關系。應力-應變-速度分量之間的關系是線性的，并且在參考軸的變換下保持不變。在這種關系中，沒有與應力或應變速度分量的時間導數相關的術語;應力和應變速度分量之間的關系可以很好地描述理想流體的基本流動特性。不過，應力-應變-速度關系限制了其適用性。

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