與其他學(xué)科一樣，研究流體力學(xué)的方法一般是實(shí)驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬三種。

首先，流體力學(xué)的研究離不開(kāi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。流體力學(xué)理論的發(fā)展，在相當(dāng)程度上取決于實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的水平。流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究主要在以下三個(gè)方面:(1)原型觀測(cè)，對(duì)工程實(shí)際中的流體流動(dòng)直接進(jìn)行觀測(cè);(2)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)人工造成的某種特定條件下的流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)研究;(3)模型實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，以相似理論為指導(dǎo)，模擬實(shí)際工程的條件，在模型上預(yù)演和重演相應(yīng)的流動(dòng)現(xiàn)象，并進(jìn)行研究。這三個(gè)方面各有其特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)研究中起著不同的作用，在一定的范圍內(nèi)，可以相互配合、補(bǔ)充和驗(yàn)證。

其次，在對(duì)流體流動(dòng)的觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的普遍原理，結(jié)合流體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，運(yùn)用數(shù)理分析方法建立流體運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)理論，并用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，同時(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中加以檢驗(yàn)、完善和發(fā)展。由于流體流動(dòng)的復(fù)雜性，單純依靠由數(shù)理分析得到分析解很難解決工程實(shí)際問(wèn)題，因此需要采用數(shù)理分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法。從以往的研究和發(fā)展來(lái)看，流體力學(xué)中用理論解決實(shí)際問(wèn)題有以下幾種情況:(1)先推導(dǎo)理論公式再用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)加以修正;(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和理論推理提出半經(jīng)驗(yàn)半理論公式;(3)先進(jìn)行定性分析，然后直接給出經(jīng)驗(yàn)公式。

另外，還有相當(dāng)多的流動(dòng)問(wèn)題，若僅僅依靠理論分析和各類(lèi)實(shí)驗(yàn)還是不能滿(mǎn)足生產(chǎn)實(shí)踐的要求。對(duì)這一類(lèi)的問(wèn)題，目前可以通過(guò)數(shù)值模擬來(lái)解決。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用的進(jìn)步與發(fā)展，這一方面已形成流體力學(xué)的一個(gè)重要分支——計(jì)算流體力學(xué)和計(jì)算水力學(xué)。這種研究方法是運(yùn)用流體力學(xué)的系統(tǒng)理論結(jié)合各種實(shí)驗(yàn)所獲得的成果，針對(duì)各個(gè)具體流動(dòng)問(wèn)題建立數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)編程計(jì)算，在計(jì)算機(jī)虛擬空間內(nèi)再現(xiàn)所模擬的流動(dòng)現(xiàn)象，從而解決所模擬的工程實(shí)際問(wèn)題。數(shù)值模擬計(jì)算的步驟是，對(duì)需模擬計(jì)算的工程實(shí)際問(wèn)題，運(yùn)用描述流體流動(dòng)的基本方程和具體的初始條件和邊界條件建立數(shù)值模型，組成這些數(shù)值模型的方程一般是線性偏微分方程或非線性偏微分方程，使用有限差分法、有限元法、有限解析法以及譜方法等離散這些組成數(shù)值模型的線性偏微分方程或非線性偏微分方程，利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算技術(shù)編程計(jì)算和進(jìn)行虛擬空間的模擬顯示，重復(fù)或再現(xiàn)實(shí)際已發(fā)生或即將發(fā)生的復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象，從而得到問(wèn)題的解。雖然數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果是近似的，但一般能達(dá)到實(shí)際工程中所要求的精度。

相對(duì)于計(jì)算機(jī)虛擬空間的數(shù)值模擬計(jì)算來(lái)說(shuō)，實(shí)際的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和模型實(shí)驗(yàn)一般稱(chēng)之為物理模擬實(shí)驗(yàn)或物理模型實(shí)驗(yàn)。一般來(lái)說(shuō)數(shù)值模擬較物理模擬在人力和物力上節(jié)省，而且還具有不同于物理模擬受相似律的限制的優(yōu)點(diǎn)。但數(shù)值模型必須建立在物理概念正確和力學(xué)概念明確的基礎(chǔ)上，而且一定要受實(shí)驗(yàn)和原型觀測(cè)的檢驗(yàn)。因此，對(duì)于一些重要的流體力學(xué)問(wèn)題的研究，還要采用理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的途徑。本書(shū)主要介紹理論分析和實(shí)驗(yàn)研究?jī)煞矫娴膬?nèi)容，沒(méi)有涉及數(shù)值模擬方面的內(nèi)容，有興趣的讀者可以參閱相關(guān)計(jì)算流體力學(xué)或計(jì)算水力學(xué)方面的書(shū)籍。