流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支,主要研究在各種力的作用下,流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及流體和固體界壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流動(dòng)規(guī)律。流體是氣體和液體的總稱,在人們的生活和生產(chǎn)活動(dòng)中隨時(shí)隨地都可遇到流體。所以流體力學(xué)是與人類(lèi)日常生活和生產(chǎn)事業(yè)密切相關(guān)的。流體力學(xué)既包含自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論,又涉及工程技術(shù)科學(xué)方面的應(yīng)用。如從流體作用力的角度,則可分為流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué);從對(duì)不同“力學(xué)模型”的研究來(lái)分,則有理想流體動(dòng)力學(xué)、粘性流體動(dòng)力學(xué)、不可壓縮流體動(dòng)力學(xué)、可壓縮流體動(dòng)力學(xué)和非牛頓流體力學(xué)等。
對(duì)自然界固有的流動(dòng)現(xiàn)象或已有工程的全尺寸流動(dòng)現(xiàn)象,利用各種儀器進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè),從而總結(jié)出流體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律并借以預(yù)測(cè)流動(dòng)現(xiàn)象的演變。過(guò)去對(duì)天氣的觀測(cè)和預(yù)報(bào),基本上就是這樣進(jìn)行的。但現(xiàn)場(chǎng)流動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生不能控制,發(fā)生條件幾乎不可能完全重復(fù)出現(xiàn),影響到對(duì)流動(dòng)現(xiàn)象和規(guī)律的研究;現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)還要花費(fèi)大量物力、財(cái)力和人力。因此,人們建立實(shí)驗(yàn)室,使這些現(xiàn)象能在可以控制的條件下出現(xiàn),以便于觀察和研究。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),流動(dòng)現(xiàn)象可以在短得多的時(shí)間內(nèi)和小得多的空間中多次重復(fù)出現(xiàn),可以對(duì)多種參量進(jìn)行隔離并系統(tǒng)地改變實(shí)驗(yàn)參量。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),人們也可以造成自然界很少遇到的特殊情況(如高溫、高壓),可以使原來(lái)無(wú)法看到的現(xiàn)象顯示出來(lái),F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)常常是對(duì)已有事物、已有工程的觀測(cè),而實(shí)驗(yàn)室模擬卻可以對(duì)還沒(méi)有出現(xiàn)的事物、沒(méi)有發(fā)生的現(xiàn)象(如待設(shè)計(jì)的工程、機(jī)械等)進(jìn)行觀察,使之得到改進(jìn)。因此,實(shí)驗(yàn)室模擬是研究流體力學(xué)的重要方法。但是,要使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果相符,必須使流動(dòng)相似條件(見(jiàn)相似律)完全得到滿足。不過(guò)對(duì)縮尺模型來(lái)說(shuō),某些相似準(zhǔn)數(shù)如雷諾數(shù)和弗勞德數(shù)不易同時(shí)滿足,某些工程問(wèn)題的大雷諾數(shù)也難以達(dá)到。所以在實(shí)驗(yàn)室中,通常是針對(duì)具體問(wèn)題,盡量滿足某些主要相似條件和參數(shù),然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)驗(yàn)證或校正實(shí)驗(yàn)結(jié)果。