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电流体力学的主要研究内容有:电流体力学过程的数学描述、电介质中导电性能研究、电流体力学的稳定性分析以及电流体力学中的两相流动研究等。
应用有如下几个方面:
通过电场力对流体介质的电荷作用,并驱动液体流动的泵。这种泵的最大优点是没有运动部件,并且制造方便,结构简单。电流体泵在微机电系统,药物输送及微冷却系统研究中得到重视。
当轴向电场力作用在液体圆住上时,它能使液柱稳定性增强,延迟液柱失稳。微重力条件下进行的液桥实脸证明,施加轴向电场能够显著的提高液桥的稳定性,延缓液桥的破碎。
静电雾化技术是电流体力学的一个重要分支。电雾化是静电库仑力克服液体表面张力,导致液体破碎成细小雾滴的一个过程。电雾化技术具有很多优越的特性,由于雾化后液滴带电,库仑斥力阻止了液滴的团聚,使其更易穿透周围的气体介质,同时带电液滴的轨迹理论上是由电场决定的,可施加不同的电场来控制液滴的轨迹。而静电雾化最具吸引力的特点是参数调节方便,可产生各种不同尺度(1微米至1厘米)的、单分散的液滴。
19世纪末就已经观测到电场对单极性荷电气体的运动有直接影响,发现了电场作用下液体电介质中的离子拖曳现象及静电雾化现象。瑞利研究了电场力作用下导电液体球的破碎,提出了著名的瑞利极限。
20世纪中叶,电流体力学开始了系统的研究。代表性的工作是1968年梅尔彻和G.I.泰勒研究了处在直流电场和交流电场中的液体薄层及液滴内部的对流现象,总结出漏电介质模型。即具有低电导率的介质既不同于导体也不同于绝缘体,电场作用下界面上存在切向电场力。
其后,在电流体力学稳定性的研究方面不断取得进展,20世纪90年代,纳米技术、微机电系统、生物技术的迅猛发展,促使电流体力学研究在质谱仪检测、微流动、纳米材料制备等多种领域取得了重要成果,成为工业部门关注的热点,不断显示出电流体力学巨大的潜在价值。
《流体力学与水泵实验教程》结合环境、给排水、建筑、土木、机械、采矿、交通等专业的流体力学、水力学及水泵与水泵站课程的教学要求,按照各专业最新的实验教学大纲编写。内容包括流体静力学实验,不可压缩流体恒定...
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压缩系数中的1/V表示压缩系数是指流体单位体积的压缩程度。取单位体积的压缩程度才能反映不同流体或相同流体在不同外界环境下被压缩的真实程度。比如,一亿升的空气被压缩了2升的体积和10升空气被压缩了1升,...
工程流体力学论文
工程流体力学论文 丹尼尔·伯努利,(Daniel Bernoulli 1700~1782)瑞士物理学家、 数学家、医学家。 1700年 2月 8日生于荷兰格罗宁根。著名的伯努 利家族中最杰出的一位。他是数学家 J.伯努利的次子,和他的父辈 一样,违背家长要他经商的愿望,坚持学医,他曾在海得尔贝格、斯 脱思堡和巴塞尔等大学学习哲学、论理学、医学。 1721年取得医学 硕士学位。努利在 25岁时 (1725) 就应聘为圣彼得堡科学院的数学院 士。8 年后回到瑞士的巴塞尔,先任解剖学教授,后任动力学教授, 1750年成为物理学教授。在 1725~1749年间,伯努利曾十次荣获法 国科学院的年度奖。 丹尼尔受父兄影响,一直很喜欢数学。 1724年,他在威尼斯旅途 中发表《数学练习》,引起学术界关注,并被邀请到圣彼得堡科学院 工作。同年,他还用变量分离法解决了微分方程中的里卡提方程。 在伯努利家族中
流体力学结课论文
离心通风机气体流动的流体力学分析 摘要 :本文从流体力学的角度进行了详尽的分析研究,介绍了风机的选型对抽风 量的影响,探讨了管路系统中的摩擦阻力、局部阻力、风管直径大小、弯头的曲 率半径等对风量风压的影响; 同时介绍了离心风机特性、 抽风系统的管网特性, 管网中实际阻力与风机额定风压及风量的关系;应用计算流体力学软件 FLUENT 对 4-73 №10D离心式通风机内部的三维气体流动进行了数值模拟分析,重点分 析了各个部分的压强和速度分布。 关键词: 管网特性;离心式通风机;三维数值模拟;压力场;流场 1 引言 由于通风机流场的试验测量存在许多难, 使得数值模拟成为研究叶轮机械流 场的一种重要手段。 随着计算流体力学和计算机的快速发展, 流体机械的内部流 场研究有了很大的进展,从二维、准三维流动发展到全三维流动。 Guo 和 Kim 用定常和非定常的三维 RANS 方法分析了前向离心通
流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。古时中国有大禹治水疏通江河的传说;秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰,至今还在发挥着作用;大约与此同时,古罗马人建成了大规模的供水管道系统等等。
对流体力学学科的形成作出第一个贡献的是古希腊的阿基米德,他建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论,奠定了流体静力学的基础。此后千余年间,流体力学没有重大发展。
直到15世纪,意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题;17世纪,帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学,却是随着经典力学建立了速度、加速度,力、流场等概念,以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。
17世纪,力学奠基人牛顿研究了在流体中运动的物体所受到的阻力,得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。他针对粘性流体运动时的内摩擦力也提出了牛顿粘性定律。但是,牛顿还没有建立起流体动力学的理论基础,他提出的许多力学模型和结论同实际情形还有较大的差别。
之后,法国皮托发明了测量流速的皮托管;达朗贝尔对运河中船只的阻力进行了许多实验工作,证实了阻力同物体运动速度之间的平方关系;瑞士的欧拉采用了连续介质的概念,把静力学中压力的概念推广到运动流体中,建立了欧拉方程,正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动;伯努利从经典力学的能量守恒出发,研究供水管道中水的流动,精心地安排了实验并加以分析,得到了流体定常运动下的流速、压力、管道高程之间的关系——伯努利方程。
欧拉方程和伯努利方程的建立,是流体动力学作为一个分支学科建立的标志,从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。从18世纪起,位势流理论有了很大进展,在水波、潮汐、涡旋运动、声学等方面都阐明了很多规律。法国拉格朗日对于无旋运动,德国赫尔姆霍兹对于涡旋运动作了不少研究……。
在上述的研究中,流体的粘性并不起重要作用,即所考虑的是无粘流体。这种理论当然阐明不了流体中粘性的效应。
19世纪,工程师们为了解决许多工程问题,尤其是要解决带有粘性影响的问题。于是他们部分地运用流体力学,部分地采用归纳实验结果的半经验公式进行研究,这就形成了水力学,至今它仍与流体力学并行地发展。1822年,纳维建立了粘性流体的基本运动方程;1845年,斯托克斯又以更合理的基础导出了这个方程,并将其所涉及的宏观力学基本概念论证得令人信服。
这组方程就是沿用至今的纳维-斯托克斯方程(简称N-S方程),它是流体动力学的理论基础。上面说到的欧拉方程正是N-S方程在粘度为零时的特例。
普朗特学派从1904年到1921年逐步将N-S方程作了简化,从推理、数学论证和实验测量等各个角度,建立了边界层理论,能实际计算简单情形下,边界层内流动状态和流体同固体间的粘性力。同时普朗克又提出了许多新概念,并广泛地应用到飞机和汽轮机的设计中去。
这一理论既明确了理想流体的适用范围,又能计算物体运动时遇到的摩擦阻力。使上述两种情况得到了统一。
20世纪初,飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空事业的发展,期望能够揭示飞行器周围的压力分布、飞行器的受力状况和阻力等问题,这就促进了流体力学在实验和理论分析方面的发展。20世纪初,以儒科夫斯基、恰普雷金、普朗克等为代表的科学家,开创了以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论,阐明了机翼怎样会受到举力,从而空气能把很重的飞机托上天空。
机翼理论的正确性,使人们重新认识无粘流体的理论,肯定了它指导工程设计的重大意义。
机翼理论和边界层理论的建立和发展是流体力学的一次重大进展,它使无粘流体理论同粘性流体的边界层理论很好地结合起来。随着汽轮机的完善和飞机飞行速度提高到每秒50米以上,又迅速扩展了从19世纪就开始的,对空气密度变化效应的实验和理论研究,为高速飞行提供了理论指导。
20世纪40年代以后,由于喷气推进和火箭技术的应用,飞行器速度超过声速,进而实现了航天飞行,使气体高速流动的研究进展迅速,形成了气体动力学、物理-化学流体动力学等分支学科。
以这些理论为基础,20世纪40年代,关于炸药或天然气等介质中发生的爆轰波又形成了新的理论,为研究原子弹、炸药等起爆后,激波在空气或水中的传播,发展了爆炸波理论。
此后,流体力学又发展了许多分支,如高超声速空气动力学、超音速空气动力学、稀薄空气动力学、电磁流体力学、计算流体力学、两相(气液或气固)流等等。
这些巨大进展是和采用各种数学分析方法和建立大型、精密的实验设备和仪器等研究手段分不开的。从50年代起,电子计算机不断完善,使原来用分析方法难以进行研究的课题,可以用数值计算方法来进行,出现了计算流体力学这一新的分支学科。与此同时,由于民用和军用生产的需要,液体动力学等学科也有很大进展。
20世纪60年代,根据结构力学和固体力学的需要,出现了计算弹性力学问题的有限元法。经过十多年的发展,有限元分析这项新的计算方法又开始在流体力学中应用,尤其是在低速流和流体边界形状甚为复杂问题中,优越性更加显著。
近年来又开始了用有限元方法研究高速流的问题,也出现了有限元方法和差分方法的互相渗透和融合。
从20世纪60年代起,流体力学开始了流体力学和其他学科的互相交叉渗透,形成新的交叉学科或边缘学科,如物理-化学流体动力学、磁流体力学等;原来基本上只是定性地描述的问题,逐步得到定量的研究,生物流变学就是一个例子。
磁流体力学是结合经典流体力学和电动力学的方法,研究导电流体和磁场相互作用的学科,它包括磁流体静力学和磁流体动力学两个分支。
磁流体静力学研究导电流体在磁场力作用于静平衡的问题;磁流体动力学研究导电流体与磁场相互作用的动力学或运动规律。磁流体力学通常指磁流体动力学,而磁流体静力学被看作磁流体动力学的特殊情形。
导电流体有等离子体和液态金属等。等离子体是电中性电离气体,含有足够多的自由带电粒子,所以它的动力学行为受电磁力支配。宇宙中的物质几乎全都是等离子体,但对地球来说,除大气上层的电离层和辐射带是等离子体外,地球表面附近(除闪电和极光外)一般不存在自然等离子体,但可通过气体放电、燃烧、电磁激波管、相对论电子束和激光等方法产生人工等离子体。
能应用磁流体力学处理的等离子体温度范围颇宽,从磁流体发电的几千度到受控热核反应的几亿度量级(还没有包括固体等离子体)。因此,磁流体力学同物理学的许多分支以及核能、化学、冶金、航天等技术科学都有联系。
流体力学研究 International Journal of Fluid Dynamics 是一本关注流体力学领域最新进展的国际中文期刊,由汉斯出版社编辑发行。主要刊登流体力学领域最新技术及成果展示的相关学术论文。支持思想创新、学术创新,倡导科学,繁荣学术,集学术性、思想性为一体,旨在为了给世界范围内的科学家、学者、科研人员提供一个传播、分享和讨论流体力学领域内不同方向问题与发展的交流平台。
研究领域:
流体力学研究
流体力学
理论流体力学
水动力学
气体动力学
空气动力学
悬浮体力学
湍流理论
粘性流体力学
多相流体力学
渗流力学
物理-化学流体力学
等离子体动力学
电磁流体力学
非牛顿流体力学
流体机械流体力学
旋转与分层流体力学
辐射流体力学
计算流体力学
实验流体力学
环境流体力学
微流体力学
流体力学其他学科