Question

水力学的主要理论

Answer 1

水动力学的数理分析首先是根据问题的客观条件和生产任务或理论要求，对所研究的液体建立力学模型，提出假设，使分析简化。最常用的力学模型有连续介质模型，将由分子组成、分子之间有空隙的的非连续液体看作分子紧密相依没有空隙的连续介质；不可压缩流体模型，将受压收缩、受热膨胀、有弹性的液体，看作无弹性密度不变的不可压缩流体；无粘性流体模型，将流动时因粘性作用产生内摩擦力的液体，看作粘性不起作用，无内摩擦力的流体；理想液体模型，不可压缩无粘性的液体。力学模型确定后，以相适应的运动学和动力学基本方程式为工具，结合起始条件和边界条件，进行各种流动的质量平衡、动量平衡和能量平衡分析，求出所需要的各种变量。 由于水力学的基本量是长度、时间和质量，独立因次的数目为三，则用无因次方程代替有因次方程可以使变量减少三个。这在实验分析中，可大量地减少实验次数加速实验进程；在理论分析中，可以更合理地提出变量关系式。这种方法叫做理论法。
数值模拟是计算机问世以来所采用的研究方法，也是数理分析的一种补充。当研究对象过于复杂、控制方程非线性、边界条件不规则，利用现有的数学力学方法难以得出解析解时，可以建立数值模型，编制程序，通过计算机运算得出数字结果或图线。
和实验研究相比，数值模拟在边界条件和流体物理性质上有更大的灵活性和控制范围。对于必须进行实验研究的问题先进行数值模拟，可以对实验规划和布置、测试仪器的选择提供有价值的参考。这种方法叫做数值模拟法，更是为前两种，特别是第一种方法服务的一种方法，一切依赖于第一种方法。它只是第一种方法的一种工具。 总体来讲，水力学是建立在实践基础之上的一门学科，从工程意义上讲，它是一门经验学。