One of the first engineering problems humankind faced as cities were developed
was the supply of water for domestic use and irrigation of crops. Our
urban lifestyles can be retained only with abundant water, and it is clear
from archeology that every successful civilization of prehistory invested in
the construction and maintenance of water systems. The Roman aqueducts,
some of which are still in use, are the best known examples. However, perhaps
the most impressive engineering from a technical viewpoint was done
at the Hellenistic city of Pergamon in present-day Turkey. There, from 283
to 133 BC, they built a series of pressurized lead and clay pipelines (Fig.
1–11), up to 45 km long that operated at pressures exceeding 1.7 MPa (180
m of head). Unfortunately, the names of almost all these early builders are
During the Middle Ages the application of fluid machinery slowly but
steadily expanded. Elegant piston pumps were developed for dewatering
mines, and the watermill and windmill were perfected to grind grain, forge
metal, and for other tasks. For the first time in recorded human history significant
work was being done without the power of a muscle supplied by a
person or animal, and these inventions are generally credited with enabling
the later industrial revolution. Again the creators of most of the progress are
unknown, but the devices themselves were well documented by several
technical writers such as Georgius Agricola (Fig. 1–12).
The Renaissance brought continued development of fluid systems and
machines, but more importantly, the scientific method was perfected and
adopted throughout Europe. Simon Stevin (1548–1617), Galileo Galilei
(1564–1642), Edme Mariotte (1620–1684), and Evangelista Torricelli
(1608–1647) were among the first to apply the method to fluids as they
investigated hydrostatic pressure distributions and vacuums. That work was
integrated and refined by the brilliant mathematician, Blaise Pascal (1623–
1662). The Italian monk, Benedetto Castelli (1577–1644) was the first person
to publish a statement of the continuity principle for fluids. Besides formulating
his equations of motion for solids, Sir Isaac Newton (1643–1727)
applied his laws to fluids and explored fluid inertia and resistance, free jets,
and viscosity. That effort was built upon by the Swiss Daniel Bernoulli
(1700–1782) and his associate Leonard Euler (1707–1783). Together, their
work defined the energy and momentum equations. Bernoulli’s 1738 classic
treatise Hydrodynamica may be considered the first fluid mechanics text.
Finally, Jean d’Alembert (1717–1789) developed the idea of velocity and
acceleration components, a differential expression of continuity, and his
“paradox” of zero resistance to steady uniform motion.
The development of fluid mechanics theory up through the end of the
eighteenth century had little impact on engineering since fluid properties
and parameters were poorly quantified, and most theories were abstractions
that could not be quantified for design purposes. That was to change with
the development of the French school of engineering led by Riche de Prony
(1755–1839). Prony (still known for his brake to measure power) and his
associates in Paris at the Ecole Polytechnic and the Ecole Ponts et Chaussees
were the first to integrate calculus and scientific theory into the engineering
curriculum, which became the model for the rest of the world. (So now
you know whom to blame for your painful freshman year.) Antonie Chezy
(1718–1798), Louis Navier (1785–1836), Gaspard Coriolis (1792–1843),
Henry Darcy (1803–1858), and many other contributors to fluid engineering
and theory were students and/or instructors at the schools.
By the mid nineteenth century fundamental advances were coming on
several fronts. The physician Jean Poiseuille (1799–1869) had accurately
measured flow in capillary tubes for multiple fluids, while in Germany
Gotthilf Hagen (1797–1884) had differentiated between laminar and turbulent
flow in pipes. In England, Lord Osborn Reynolds (1842–1912) continued
that work and developed the dimensionless number that bears his name.
Similarly, in parallel to the early work of Navier, George Stokes (1819–
1903) completed the general equations of fluid motion with friction that
take their names. William Froude (1810–1879) almost single-handedly
developed the procedures and proved the value of physical model testing.
American expertise had become equal to the Europeans as demonstrated by
James Francis’s (1815–1892) and Lester Pelton’s (1829–1908) pioneering
work in turbines and Clemens Herschel’s (1842–1930) invention of the Venturi
meter.
The late nineteenth century was notable for the expansion of fluid theory
by Irish and English scientists and engineers, including in addition to
Reynolds and Stokes, William Thomson, Lord Kelvin (1824–1907), William
Strutt, Lord Rayleigh (1842–1919), and Sir Horace Lamb (1849–1934).
These individuals investigated a large number of problems including dimensional
analysis, irrotational flow, vortex motion, cavitation, and waves. In a
broader sense their work also explored the links between fluid mechanics,
thermodynamics, and heat transfer.
The dawn of the twentieth century brought two monumental developments.
First in 1903, the self-taught Wright brothers (Wilbur, 1867–1912;
Orville, 1871–1948) through application of theory and determined experimentation
perfected the airplane. Their primitive invention was complete
and contained all the major aspects of modern craft (Fig. 1–13). The
Navier–Stokes equations were of little use up to this time because they were
too difficult to solve. In a pioneering paper in 1904, the German Ludwig
Prandtl (1875–1953) showed that fluid flows can be divided into a layer
near the walls, the boundary layer, where the friction effects are significant
and an outer layer where such effects are negligible and the simplified Euler
แรก ปัญหาทางวิศวกรรมมนุษย์เผชิญกับเป็นเมืองที่ถูกพัฒนา
คือการจัดหาน้ำเพื่อใช้ในการชลประทานของพืช ไลฟ์สไตล์ของเรา
สามารถสะสมเท่านั้นที่มีน้ำอุดมสมบูรณ์ และเป็นที่ชัดเจนว่า ทุกความสำเร็จ
จากโบราณคดีอารยธรรมดึกดำบรรพ์
ลงทุนในการก่อสร้างและการบำรุงรักษาระบบ โรมัน aqueducts
,บางส่วนที่ยังใช้งานอยู่ เป็นที่รู้จักดีที่สุด ตัวอย่าง แต่บางที
วิศวกรรมที่น่าประทับใจที่สุดจากมุมมองทางเทคนิคเสร็จ
ที่จากเมืองเพอร์กามอน ( ในตุรกี มี จาก 283
พ.ศ. 133 , พวกเขาสร้างชุดของแรงดันดินและท่อตะกั่ว ( รูป
1 – 11 ) ได้ถึง 45 กิโลเมตรยาวที่ดำเนินการกดดันเกิน 1.7 MPa ( 180
M หัว ) ขออภัยชื่อเหล่านี้เกือบทุกต้นสร้าง
ในระหว่างยุคกลาง การประยุกต์ใช้เครื่องจักรกลของไหลช้าๆแต่
ขยาย . ปั๊มลูกสูบหรูหราถูกพัฒนาสำหรับ dewatering
เหมืองและวอเตอร์มิลล์ที่มีกังหันลมเป็นสมบูรณ์บดเม็ดปลอม
โลหะ และงานอื่น ๆ เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่บันทึกไว้มนุษย์สำคัญ
งานกำลังทำโดยไม่ใช้พลังงานจากกล้ามเนื้อมาด้วย
คน หรือสัตว์ และสิ่งประดิษฐ์เหล่านี้มักจะให้เครดิตกับ
ภายหลังการปฏิวัติอุตสาหกรรม อีกครั้งที่ผู้สร้างส่วนใหญ่ของความคืบหน้ามี
ไม่ทราบ แต่อุปกรณ์ที่ตัวเองมีเอกสารดี โดยหลาย
นักเขียนด้านเทคนิค เช่น จอเจียส ริโคลา ( รูปที่ 1
( 12 )เรเนซองส์ นำการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของระบบของเหลวและ
เครื่อง แต่ที่สำคัญคือ วิธีการทางวิทยาศาสตร์คือได้
ประกาศใช้ทั่วยุโรป ไซมอน ( ที่ stevin ( 1 ) กาลิเลโอกาลิเลอี
( 1031 –ค.ศ. 1642 ) edme mariotte ( 1620 – 1684 ) และเสาร์มนตรา
( 1601 - 1700 ) อยู่ในกลุ่มแรกที่จะใช้วิธีการของเหลวที่พวกเขา
ตรวจสอบความดันอุทกสถิตการกระจายและเครื่องดูดฝุ่น ที่งาน
รวมและการกลั่นโดยนักคณิตศาสตร์อัจฉริยะ เบลส ปาสคาล ( 1623 )
ตอนนี้ ) พระชาวอิตาลี เบเนเด็ตโต้ Castelli ( 1179 ) 1644 ) เป็นบุคคลแรกที่เผยแพร่
งบต่อเนื่องหลักสำหรับของเหลว นอกจากการกำหนด
ของเขาสมการของการเคลื่อนไหวสำหรับของแข็ง เซอร์ไอแซค นิวตัน ( 1643 ) 1 , 727 )
ใช้กฎหมายของเขา ของเหลวและของเหลวโดยความเฉื่อยและความต้านทาน , jets ฟรี
และความหนืด ความพยายามที่ถูกสร้างขึ้น โดยชาวสวิส Daniel Bernoulli
( 1700 – 1782 ) และผู้ช่วย เลียวนาร์ด ออยเลอร์ ( 1707 – 1783 ) ร่วมกันของพวกเขา
งานกำหนดพลังงานและสมการโมเมนตัม แบร์นูลลีค.ศ. 1738 คลาสสิก
บทความ hydrodynamica อาจถือเป็นครั้งแรกกลศาสตร์ของไหลข้อความ
ในที่สุดจีน d'alembert ( 1717 – 1789 ) ได้พัฒนาความคิดของความเร็วและความเร่งอนุพันธ์
ส่วนประกอบ , การแสดงออกของความต่อเนื่องและ
" พาราด็อกซ์ " ของศูนย์ต่อต้านการเคลื่อนไหวสม่ำเสมอคงที่
การพัฒนากลศาสตร์ของของไหลทฤษฎีขึ้นผ่านปลายของศตวรรษที่สิบแปดก็มีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อ
คุณสมบัติของของไหลและวิศวกรรมตั้งแต่พารามิเตอร์ ได้งานปริมาณและทฤษฎีส่วนใหญ่เป็นนามธรรม
ที่ไม่สามารถ quantified เพื่อวัตถุประสงค์ในการออกแบบ นั่นคือการเปลี่ยนแปลงกับ
การพัฒนาโรงเรียนภาษาฝรั่งเศส วิศวกรรม นำโดย ริช เดอ โพรนี
( 1175 ( 1839 ) โพรนี ( ยังเป็นที่รู้จักสำหรับเบรค เพื่อวัดพลัง ) และ
Associates ในปารีสที่โรงเรียนโปลีเทคนิคและโรงเรียน ponts chaussees
ร้อยเอ็ดเป็นครั้งแรกเพื่อรวมทฤษฎีแคลคูลัสและวิทยาศาสตร์ในหลักสูตรวิศวกรรม
ซึ่งกลายเป็นรูปแบบสำหรับส่วนที่เหลือของโลก ( ตอนนี้
คุณจะรู้ว่าคนที่ผิดปี น้องของคุณเจ็บปวด ) antonie chezy
( 1718 – 1798 ) , หลุยส์ navier ( ของ– 1836 ) , เจ้ากาสปาร์ดฺโคริโอลิส ( 1792 – 1843 )
เฮนรี่ ดาร์ซี่ ( 1803 – 1858 ) และผู้สนับสนุนอื่น ๆอีกมากมาย
วิศวกรรมของไหลและทฤษฎีเป็นนักศึกษา และ / หรือ อาจารย์ในโรงเรียน
โดยศตวรรษที่สิบเก้ากลางความก้าวหน้าพื้นฐานมาบน
หลายครั้ง แพทย์จีน poiseuille ( 1799 ( 1869 ) ได้ถูกต้อง
วัดการไหลของของเหลวในหลอดเส้นเลือดฝอยสำหรับหลาย ในขณะที่เยอรมนี
gotthilf Hagen ( 1797 ( 1884 ) มีความแตกต่างระหว่างการไหลแบบปั่นป่วน
ในท่อ ในอังกฤษลอร์ด ออสบอร์น เรย์โนลด์ ( 1842 – 2455 ) อย่างต่อเนื่อง
ที่ทํางานและพัฒนาจำนวนไร้มิติที่หมีชื่อของเขา
ในทํานองเดียวกัน ขนานกับงานแรกของ navier จอร์จ สโตคส์ ( 1819 )
1903 ) เสร็จสิ้นการเคลื่อนไหวของสมการทั่วไปของของไหลที่มีแรงเสียดทานที่
ใช้ชื่อของพวกเขา วิลเลียม ทดลอง ( 1810 ) 1879 ) เกือบดัน
พัฒนาขั้นตอนและพิสูจน์คุณค่าของการทดสอบแบบจำลองทางกายภาพ ความเชี่ยวชาญ
อเมริกันได้กลายเป็นเท่ากับชาวยุโรปเป็นแสดงให้เห็นโดย
เจมส์ฟรานซิส ( ค.ศ. 1815 – 1892 ) และเลสเตอร์เพลตัน ( 1827 – 1908 ) ผู้บุกเบิก
งานกังหันและ เคลเมนส์ เฮอร์เชล ( 1842 – 1930 ) สิ่งประดิษฐ์ของเวนทูรี่
เมตร ศตวรรษที่สิบเก้าปลายก็เด่นสำหรับการขยายตัวของ
ทฤษฎีของเหลวโดยนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรชาวไอริชและอังกฤษรวมถึงนอกจาก
Reynolds และ Stokes , วิลเลียม ทอมสัน ลอร์ด เคลวิน ( 1824 – 1907 ) วิลเลียม Strutt ลอร์ด Rayleigh (
, 1842 – 1919 ) และเซอร์โฮเรซ แกะ ( 1849 – 1934 ) .
บุคคลเหล่านี้ได้เป็นจำนวนมากปัญหารวมถึงมิติ
การวิเคราะห์ irrotational ไหล Vortex เคลื่อนไหว โพรงอากาศ และคลื่น ใน
•ความรู้สึกงานศึกษาการเชื่อมโยงระหว่างกลศาสตร์
อุณหพลศาสตร์ของไหล และถ่ายเทความร้อน
รุ่งอรุณของศตวรรษที่ยี่สิบนำสองอนุสาวรีย์การพัฒนา .
ครั้งแรกในปี 1903 พี่น้องตระกูลไรท์ , เรียนด้วยตัวเอง ( วิลเบอร์ 1867 – 1912 ;
Orville 1871 – 1948 ) ผ่านการประยุกต์ใช้ทฤษฎีและการทดลอง
สมบูรณ์กำหนด เครื่องบิน สิ่งประดิษฐ์ดั้งเดิมของพวกเขาเสร็จสมบูรณ์
มีทั้งหมดลักษณะสำคัญของงานฝีมือที่ทันสมัย ( รูปที่ 1 - 13 )
นักพากย์ก็ใช้เพียงเล็กน้อย ถึงเวลานี้เพราะพวกเขา
เกินไปยากที่จะแก้ ในกระดาษที่เป็นผู้บุกเบิกใน 1904 , เยอรมันลุดวิกพรันด์เทิล
( 1875 – 1953 ) พบว่า การไหลของของไหลสามารถแบ่งออกเป็นชั้น
ใกล้ผนัง , ขอบชั้น ซึ่งผลกระทบที่สําคัญ
แรงเสียดทานและชั้นนอก ซึ่งผลกระทบดังกล่าวเป็นเล็กน้อยและแบบออยเลอร์
การแปล กรุณารอสักครู่..
