在物理學(xué)中,流體動(dòng)力學(xué)的子學(xué)科流體力學(xué),流體流動(dòng)與交易自然科學(xué)流體( 液體和氣體的運(yùn)動(dòng))。它有幾個(gè)分支學(xué)科,包括本身的空氣動(dòng)力學(xué)(空氣和其他氣體的議案研究)和流體力學(xué)(運(yùn)動(dòng)中的液體的研究)。流體動(dòng)力學(xué),具有廣泛的應(yīng)用范圍,包括計(jì)算的力量和在飛機(jī) 上的時(shí)刻, 確定的質(zhì)量流量的石油通過(guò)管道,預(yù)測(cè)天氣模式,了解星云在星際空間,據(jù)說(shuō)建模裂變武器引爆。它的一些原則,甚至用在交通工程,交通作為一個(gè)連續(xù)的流體處理。
流體動(dòng)力學(xué)提供了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)這些實(shí)用學(xué)科,涵蓋來(lái)自經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)的法律,流量測(cè)量,用于解決實(shí)際問(wèn)題。流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解決方案通常包括計(jì)算流體的各種屬性,如速度,壓力,密度和溫度,時(shí)間和空間的功能。
從歷史上看,流體力學(xué)意味著不同的東西比今天。二十世紀(jì)之前,流體力學(xué)與流體動(dòng)力學(xué)的代名詞。這仍然是反映在一些流體力學(xué)主題的名稱,如磁和流動(dòng)穩(wěn)定性也都適用,以及適用于氣體。
流體動(dòng)力學(xué)方程
流體動(dòng)力學(xué)的基本公理是守恒定律 ,特別是質(zhì)量守恒定律 , 線動(dòng)量守恒 (也稱為牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律 )和節(jié)能 (也被稱為熱力學(xué)第一定律 )。這些都是基于經(jīng)典力學(xué) ,并在修改過(guò)的量子力學(xué)和廣義相對(duì)論。他們表示使用雷諾傳輸定理 。
除了 上述,液體被假定為服從連續(xù)的假設(shè) 。流體組成的分子與另一個(gè)和固體物體相撞。然而,連續(xù)的假設(shè),認(rèn)為流體是連續(xù)的,而不是離散的。因此,如密度,壓力,溫度,速度和性能,在良好定義的無(wú)窮小的點(diǎn),并假定連續(xù)變化從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)。流體是由離散的分子會(huì)被忽略。
流體是足夠密集,是一個(gè)統(tǒng)一體,不含有離子物種,并有小光速的速度,動(dòng)量方程為牛頓流體的納維-斯托克斯方程,這是一個(gè)非線形的設(shè)置微分方程來(lái)描述流體的壓力取決于速度梯度和壓力線性流。方程不一般的封閉形式的解決方案,使他們?cè)谥饕褂糜?jì)算流體力學(xué)。該方程可以簡(jiǎn)化的方式,所有這些都使他們更容易解決。其中一些允許適當(dāng)?shù)牧黧w動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,在封閉的形式解決。
除了 質(zhì)量,動(dòng)量,能量守恒方程,一個(gè)熱力學(xué)狀態(tài)方程,給人的壓力,作為一個(gè)流體其他熱力學(xué)變量的功能是完全指定的問(wèn)題。這方面的例子將是理想氣體狀態(tài)方程:
其中p為壓力,ρ是密度,R U是氣體常數(shù),M為摩爾質(zhì)量,T是溫度。
可壓縮與不可壓縮流
所有液體是可壓縮在一定程度上,也就是在壓力或溫度的變化將導(dǎo)致密度的變化。然而,在許多情況下,壓力和溫度的變化足夠小,密度的變化可以忽略不計(jì)。在這種情況下,流量可作為不可壓縮流建模。否則必須使用更一般的可壓縮流動(dòng)方程。
數(shù)學(xué)上表示說(shuō), 流體包裹的密度ρ不會(huì)改變,因?yàn)樗诹鲌?chǎng),即中移動(dòng),不可壓縮,
(D / D)T是大量的衍生工具,這是本地和對(duì)流衍生工具的總和。這種額外的約束簡(jiǎn)化的方程,特別是當(dāng)流體具有密度均勻的情況下。
對(duì)于氣體流量,以確定是否使用可壓縮或不可壓縮流體動(dòng)力學(xué), 馬赫數(shù)流進(jìn)行評(píng)估。作為一個(gè)粗略的指南,可壓縮的影響可以忽略馬赫數(shù)約0.3以下。對(duì)于液體,不可假設(shè)是否有效取決于流體性質(zhì)(特別是流體臨界壓力和溫度)和水流條件(實(shí)際流量壓力變得如何接近臨界壓力)。 聲學(xué)問(wèn)題始終需要讓可壓縮,因?yàn)槁暡ㄊ菈嚎s波,通過(guò)它們傳播介質(zhì)的壓力和密度的變化。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī) 空壓機(jī)修訂日期:2011-10-10
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