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發(fā)布時間：2023-10-23 11:55
海馬課堂專業(yè)流體力學是物理學的一個分支，研究液體、氣體和等離子體的動力學及其作用力。流體力學應用于機械、土木工程、化學和生物醫(yī)學等多個領域。本文將詳細介紹流體力學。如果你聽不懂流體力學這門課程或者想了解更多關于流體力學的知識，可以詢問我們的專業(yè)導師哦。
流體力學是研究流體在作用力作用下的行為的科學。流體力學是經典物理學的一個分支，在水力學、航空學、化學工程、氣象學和動物學中都有非常重要的應用。
最著名的流體當然是水，19 世紀的百科全書會將這一主題分為兩個標題：靜止水力學(研究水靜止狀態(tài)的科學)和流體力學(研究水運動狀態(tài)的科學)。 科學家阿基米德在公元前 250 年左右發(fā)現(xiàn)了流體力學，據傳說當時他跳出浴缸，赤身裸體地跑過錫拉庫扎的街道，大喊 "尤里卡"! "另一方面，可以說流體力學的基礎最早是在 18 世紀奠定的，當時萊昂哈德-歐拉(Leonhard Euler)和丹尼爾-伯努利(Daniel Bernoulli)等數(shù)學家開始研究牛頓力學原理對水等近乎連續(xù)介質中離散粒子系統(tǒng)的影響。19 世紀，其他幾位著名的物理學家和數(shù)學家繼續(xù)了他們的工作，其中最著名的是斯托克斯(G. G. Stokes)和威廉-湯姆森(William Thomson)。斯托克斯和威廉-湯姆森。
到本世紀末，他們已經為許多有趣的現(xiàn)象找到了解釋，如水流通過管道和孔洞、船后移動的波浪、落在玻璃窗上的雨滴等等。 可以說，他們仍然不理解或沒有充分理解水通過固體障礙物的阻力等基本問題，即勢能流理論，該理論在其他情況下通常非常有效，但在相對較高的流速下，其結果與實驗并不十分吻合。直到德國物理學家路德維希-弗朗特爾(Ludwig Frantl)于 1904 年提出邊界層的概念后，人們才對這一問題有了正確的認識。
弗朗特爾的工作在第一架載人飛機的研制過程中仍在繼續(xù)。 從那時起，物理學家和工程師對空氣流動的興趣至少與對水流的興趣一樣大。 因此，流體力學成為流體動力學的總稱，這里使用的流體動力學一詞既包括流體力學的總稱，也包括通常所說的流體力學。
流體力學研究液體、氣體、血液和人體血漿在靜止和運動時的行為。一般來說，流體力學在力學和工程學(如化學工程和生物系統(tǒng))中有著廣泛的應用。以及天體物理學等領域。本章還將介紹和討論流體力學及其在系統(tǒng)生物學中的應用。首先，將解釋流體力學的概念，并由此推導出流體力學方程以及血液的特性。下一節(jié)將介紹血液作為非牛頓流體的各種模型。此外，對人體心血管系統(tǒng)中最重要的三個部分--動脈、靜脈和毛細血管中的血液流動進行了一般性討論，并給出了相關方程。最后，介紹了血液在體內的搏動流動。
流體力學是研究靜止和運動流體的科學。流體通常被定義為在恒定載荷下連續(xù)變形的材料。在解決流體力學問題時，有五種關系最為有用：運動關系、應力關系、守恒關系、控制關系和構成關系。流體力學分析可以根據相關系統(tǒng)和體積的選擇進行修改，而體積是通過簡化矢量量來確定的。假設流體是連續(xù)的，我們假定流體中不存在不均勻性。粘度的概念與剪切速率和應力有關，后者稱為剪切應力。將流體定義為牛頓流體取決于不同剪切速率下的粘度是否恒定。
牛頓流體的粘度恒定，而非牛頓流體的粘度不恒定。在大多數(shù)生物流體應用中，我們假定它們是牛頓流體。
流體力學研究靜態(tài)和動態(tài)負載下的流體系統(tǒng)，如氣體或液體。流體力學是連續(xù)介質力學的一部分，在連續(xù)介質力學中，材料的運動學和力學行為是以連續(xù)質量而非離散粒子為模型的。Bar-Meir 于 2008 年探討了流體力學與連續(xù)介質力學之間的聯(lián)系。在流體力學中，連續(xù)體不像固體那樣具有確定的形狀和幾何形狀，在許多應用中，不同流體的密度也會隨時間和位置而變化。觀察表明，流體力學中有許多常見問題。
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