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電子發燒友網>電子資料下載>電子論文>模擬數字論文>身邊的流動--流體力學

身邊的流動--流體力學

2014-06-07 | docx | 21KB | 次下載 | 免費

資料介紹

什么是流體力學? 
 
  以上舉的例子,都是我們身邊的流動現象。那么,什么叫做流體力學?
 
  流體力學是研究流體介質的對流、擴散,以及相伴的物理、化學、生物過程,導致質量、動量、能量輸送的現象。
 
  物質有四態,包括固體以及流體的三態——液態、氣態和等離子體。隨著溫度升高、壓力降低,可以從固態到液態,再從液態到氣態,氣態再到等離子體。等離子體是宏觀中性的電離氣體,美麗的極光就是等離子體。
 
  流體跟固體的區別很清楚,但又不是絕對的,有種現象叫做流變行為,這是一種亦流亦固的現象。舉個例子,如果在一個靜止容器中有一種黏彈性流體,當它發生旋轉時,就會沿著中間的旋轉棒往上爬升。如果是純流體的話,不可能發生爬竿效應,這種黏彈性流體之所以能夠爬上來,是因為它具有的固體能夠保持一定的形狀緣故。流變現象有時還與時間尺度有關。比如冰川,短時間不會變形,但在十年、百年、千年的時間尺度上,冰川肯定是在流動的。
 
  流體當中的最重要的現象就是對流。對流分兩種情況:強迫對流和自然對流。強迫對流是靠外力來直接驅動的,例如:水泵、風機、河水、風生環流;自然對流沒有外驅動力,是因密度差間接由重力而引起的流動,譬如燒水時,輕的流體在下面,重的流體在上面,就會發生上下翻滾的對流運動。在海洋當中,由于鹽度和溫度的不同,也會造成對流,我們把它叫做熱鹽環流。
 
  流體的第二種現象是擴散,指兩個相鄰的、溫度不一樣或濃度不一樣的流體團間的能量、質量、動量交換。一般情況下有兩種流動狀態:一種是非常有規則的層流,它的流線非常明顯,不同層間的能量、物質、動量等都可以交換,主要靠我們看不見的分子無規運動。熱量的傳輸會從高溫到低溫,濃度高的會向濃度低的物質傳輸,分子擴散相對比較慢一點。第二種是湍流擴散。坐過飛機的朋友都知道,經常有顛簸,是因為外面有湍流運動。它是流體團無規運動,而不只是分子的無規運動。一個分子、一個分子地交換比較慢,而攜帶帶著能量、質量、動量的流體團間的交換要快得多,所以,湍流擴散可以是分子擴散的幾百倍、上千倍。湍流交換有利有弊,一方面加快了燃料混合和污染物的擴散,另一方面,又增加了阻力。所以我們要充分利用這些特點來為人類服務。
 
  流動當中還有兩種現象,一個叫做渦,一個叫做波。熱帶氣旋就是漩渦,今年美國的龍卷風很厲害,造成的人員傷亡嚴重;至于波動現象,是擾動在介質中的傳播,如:海洋當中的風浪,是人們看不見的內波。在超聲速流動中會有激波現象出現。  
 
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