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理查森数

理查森数,是浮力項和流速剪應力項的比值: : \mathrm{Ri} = \frac{\text{buoyancy term}}{\text{flow shear term}} = \frac{g}{\rho} \frac{\partial \rho/\partial z}{(\partial u / \partial z)^2} 其中 :g是重力加速度 :\rho是密度、 :u是流速 :z是深度。 理查森数在天气预报上很重要,可以用來…

流体

流体()就是在承受剪應力時將會發生連續變形的物体,包括气体和液体。流体沒有一定形狀,几乎可以任意改变形態,或者分裂。它们的剪切模量为零,或者简单来说,是无法抵抗任何施加在其上的剪切力的物质。 与模拟的层流]] 性质 具有黏性的流體在發生變形時將產生阻力,而沒有黏性的流體則不會有任何阻力,度量流體黏性的物理量稱為流體的黏度。沒有黏性的流體又稱為超流體。 而流體的流動形式也有區分。倘流速很慢,流體會分層流動,互不混合,此乃層流。倘流速增加,…

渗透

細胞裡發生的滲透現象。]] 滲透是水分子經差異透性膜的擴散現象。它由高水勢分子區域(即低濃度溶液)經滲透移動至低水勢分子區域(即高濃度溶液),直到活細胞內外的濃度平衡為止。溶劑通常是水,但滲透也可發生在其他液體、超臨界流體和氣體當中。滲透與擴散一樣,都是被動的過程,不需要細胞提供能量。活細胞藉由滲透作用得到水分,但是也有可能因此喪失水分或得到過多的水分。 於不同溶液中的滲透 {{multiple image | width = 350 …

自然对流

自然对流是没有外界驱动力但流体依然存在运动的情况,引起这種對流的内在力量是温度差或者(组分的)浓度差。 自然對流常在地球大氣層和海洋發生。

毛细现象

燃燒時,熔化的蠟液沿露出的燭芯(棉線)上升,使火焰得以持續燃燒,体现了毛細作用。]] 毛細現象(又稱毛細管作用)是指液體在細管狀物體或多孔物體內部,受「液體與物體間附著力」和「液體分子間內聚力所形成的表面張力」共同作用,在不需施加外力的情況下流向細管或細縫的現象;該現象可使液體克服地心引力而上升。此屬於一種液體界面現象。 常見的是液體和固體之間的附著力大於液體本身內聚力的情況,如:布料、維管束組織、毛筆、多孔物體吸水、蠟油沿著棉線上升。…

兰姆-奥森涡

兰姆-奥森涡()是流体力学中的一个黏性线涡旋模型,其名称源于贺拉斯·兰姆与。 兰姆-奥森涡的径向速度为零,周向速度表达式为: :V_\theta(r,t) = \frac{\Gamma}{2\pi r} \left(1-\exp\left(-\frac{r^2}{r_c^2(t)}\right)\right), 其中 r 为半径, r_c(t)=\sqrt{4\nu t + r_c(0)^2} 为涡核半径, \nu 为黏度, \Gamm…

计算流体力学

计算流体力学(,簡稱CFD)是21世纪流体力学领域的重要技術之一,使用数值方法在计算机中对流体力学的控制方程进行求解,从而可预测流场的流动。目前有多种商业CFD软件问世,比如 Cradle CFD、FLOW-3D、FLUENT、CFD-ACE+(CFDRC)、Phoenics、CFX、Star-cd等。 目前在工程领域CFD方法已经得到广泛的应用。美国海空军下一代F-35战斗机所使用的附面层分离进气道是CFD的成果之一。附面层分离进气道…

渦旋

流體動力學中,渦旋(,复数形式:或)是指流體順著某個方向(例如環繞直線或曲線軸)運動時形成的區域。這樣的運動模式又稱渦流()。 渦旋是由被擾動的流體,例如液體、氣體和電漿形成的。渦旋的例子包含煙圈,船舶和槳尾流中的渦流,以及熱帶氣旋、龍捲風和塵捲風周圍的風。飛機的尾流中會形成渦旋,並且渦旋是木星大氣層中相當明顯的特徵。 渦旋是湍流的主要組成部分。在不存在外力和任何大尺度旋轉中,流體的黏性摩擦會將流動趨向非旋渦旋。這樣的渦旋中,流體速度最…

地面效应

翼地效應(Wing-In-Ground effect, WIG)亦稱為地面效應(Ground effect)或翼面效應(Wing-In-Surface-Effect, WISE),是一种使飞行器诱导阻力减小,同时能获得比空中飞行更高升阻比的流体力学效应:当运动的飞行器距离地面(或水面)很近时,整个飞行器体的上下压力差增大,升力会陡然增加。前苏联就是利用这种效应,研制多款翼地效应飞行器並進行實際的測試飛行。 這種現像在飛機或是賽車產生的氣…

开尔文波

开尔文波()是发生在大气或海洋中的,迎向测绘学地形边界(例如海岸线)平衡科氏力的波动现象,或者像赤道这样的波导。开尔文波的一个特征是非弥散性,也就是说,波峰的相速度与波能的群速度在所有频率时均相等。这一特性意味着它在沿岸方向始终保持它的形状。 流体动力学意义上的开尔文波是超流体动力学中的一种大尺度的漩涡紊动模式;在气象学和海洋学推导研究中,可以假定经线方向速度分量为零(也就是假定没有南北向的流动,故可简化动量及连续性方程)。 海岸开尔文…

惯性波

惯性波,也称为惯性振荡、惯性内波,是一种可能出现在旋转流体中的机械波。与通常在海滩或浴缸中看到的表面重力波不同,惯性波流过流体内部,而不是表面。与任何其他类型的波一样,惯性波是由恢复力引起的,并以其波长和频率为特征。因为惯性波的恢复力是科里奥利力,它们的波长和频率以一种特殊的方式相关。惯性波是横向的。最常见的是在大气、海洋、湖泊和实验室实验中观察到它们。罗斯贝波、地转流和地转风是惯性波的例子。惯性波也可能存在于旋转地球的熔融核心中。 恢…

雷诺数

在流体力学中,雷诺数(Reynolds number)是流体的惯性力\frac{\rho v^2}{L}与黏性力\frac{\mu v}{L^2}的比值,它是一个無量纲量。 雷諾數較小時,黏滯力對流場的影響大於慣性力,流場中流速的擾動會因黏滯力而衰減,流體流動穩定,為層流;反之,若雷諾數較大時,慣性力對流場的影響大於黏滯力,流體流動較不穩定,流速的微小變化容易發展、增強,形成紊亂、不規則的紊流流場。 定义 雷諾數一般表示如下: :\ma…

计算解剖学

计算解剖学是一门多领域交叉学科,是关注定量研究与解剖形状可变性建模的生物学领域。其包含了数学、统计学和数据分析方法在建模及生物结构模拟上的发展与应用。 计算解剖学内容丰富,涵盖解剖学、应用数学及纯数学、机器学习、计算力学、计算科学、生物成像、神经科学、物理学、概率论与统计学内容;还与流体力学和几何力学有联系。另外,还包含较新的跨领域学科,如生物信息学和神经信息学,它们的解释用到了来自原传感器成像方式(如磁共振成像)的元数据。其关注待测区…

升力

正在利用空气产生的升力着陆。]] 升力()。当流体流经一个物体的表面时会对其产生一个表面力,而则这个力垂直于流体流向的分力即為升力,与之相对的则是平行于流体流向的阻力。如果流体是空气时,它产生的升力便叫做空气动力。航空器要想升到空中,必须能产生能克服自身重力的升力。 升力主要是靠機翼對空氣取得,飛機的翼形斷面形狀有很多種類,依照每種形狀適用於不同功用的飛機,飛機的機翼從斷面來看,通常機翼上半部曲面及下半部曲面不一樣,通常為上半部曲面弧長…

管流

管流是水力學及流體力學的分支,是指液體在管道的流動,且液體不存在自由表面,也稱為。存在自由表面的類似流動稱為明渠流。管流和明渠流有許多類似之處,但兩者的差異主要是在是否有自由表面。管流沒有自由表面,因此不會直接受到大氣壓力的影響,但是會受到管子內水壓的影響。 不是所有在封閉管道內的液體流都屬於管流,例如就是在封閉管道內,但多半存在自由表面,因此仍屬於明渠流。唯一的例外是雨水排水道全滿時,不存在自由表面,此時即可視為管流。 管流裡的能量常…

准地转方程

地转运动是指由科里奥利力和水平压力梯度力之间的精确平衡产生的风, 准地转 (Quasi-geostrophic, QG) 运动是指科里奥利力和压力梯度力几乎平衡的流动,但并不能排除惯性的影响。 起源 大气和海洋流动发生在水平长度尺度上,远大于垂直长度尺度,因此可以使用浅水方程来描述。罗斯贝数是一个无量纲数,它与科里奥利力的强度相比,表征惯性强度。准地转方程是小罗斯贝数极限下浅水方程的近似,因此惯性力比科里奥利力和压力小一个数量级。如果罗…

自由表面

在物理学中,自由表面是在恒定垂直方向的应力和零平行方向的剪应力作用下的流体表面, 诸如两种流体之间的边界,例如液态水和在大气层中的空气。气体不能在其自身形成自由表面。在机械平衡状态这个自由表面一定与作用在液体上的力垂直。如果不这样的话,将会存在一个沿着曲面方向的力,并且液体会沿着这个方向流动。因此,在地球表面,所有液体的自由表面是水平面,除非有其他的外界干扰(除了附近有固体掉落到液体之中,这时表面张力会使界面局部发生扭曲)。 参考文献

马赫

马赫(M或Ma,)是流体力学中的无量纲数,表示通过边界的流速与局部音速之比。 : \mathrm{M} = \frac{u}{c}, 其中: : 为局部马赫数, : 为相对于边界的局部流速, : 为介质中的音速。 馬赫數的命名是為了紀念奧地利學者恩斯特·马赫()。 大黃蜂戰機以接近音速的速度飛行。]] 马赫一般用于飞机、火箭等航空航天飞行器。由于声音在空气中的传播速度随着不同的条件而不同,因此马赫也只是一个相对的单位,每“一马赫”的具体…

博登施泰数

{{Infobox physical quantity | name = 博登施泰数 | symbols = \mathit{Bo} | dimension = 无量纲 | derivations = \mathit{Bo}= \frac{u \cdot L}{D_\mathrm{ax}} }} 博登施泰数()是化学工程中描述流体流动特征的无量纲数。符号为Bo,由德国物理化学家命名。其描述的是流体的本体质量流动与轴向扩散之间的关系,即对…

馬倫哥尼效應

馬倫哥尼效應()是指在流體界面,因為表面張力梯度而造成的傳質現象。這種現象最早是由義大利物理學家首先在1865年論文中研究發表的,所以以此命名。 當兩種液體相接觸時,表面張力強的液體对周围液体的拉力更强,因此會出現表面張力弱的液體向強的液体方面滲透的现象。同一種溶液會因為濃度低而增強表面張力,所以濃溶液也會滲透到稀溶液中。 在简单情况下,流速 u \approx \Delta\gamma /\mu,其中 \Delta\gamma 是表面…