普朗特-迈耶膨胀扇
普朗特-迈耶膨胀扇()是指超音速流绕外凸转角时所形成的膨胀扇。膨胀扇由无穷多条从尖锐转角发散、角度逐渐偏转的马赫波组成。而当转角为光滑圆角时,这一系列马赫波则反向交汇于一点。物理上,绕凸角的超音速流不可能仅穿过一条“激波”,因为那样会违背热力学第二定律。当流动穿过膨胀扇时,流速与马赫数增加,静压、温度与密度则减小。由于该过程为等熵过程,滞止性质则保持不变。 流动性质 膨胀扇由无穷多条马赫线组成,其中第一条马赫线与入流方向的夹角为\mu_…
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普朗特-迈耶膨胀扇()是指超音速流绕外凸转角时所形成的膨胀扇。膨胀扇由无穷多条从尖锐转角发散、角度逐渐偏转的马赫波组成。而当转角为光滑圆角时,这一系列马赫波则反向交汇于一点。物理上,绕凸角的超音速流不可能仅穿过一条“激波”,因为那样会违背热力学第二定律。当流动穿过膨胀扇时,流速与马赫数增加,静压、温度与密度则减小。由于该过程为等熵过程,滞止性质则保持不变。 流动性质 膨胀扇由无穷多条马赫线组成,其中第一条马赫线与入流方向的夹角为\mu_…
普朗特-迈耶函数()是气体动力学中的一个函数,其值为一个角度,音速流(M = 1)绕外凸角转过该角度可以达到指定马赫数。对理想气体而言,普朗特-迈耶函数的表达式为 : \begin{align} \nu(M) & = \int \frac{\sqrt{M^2-1}}{1+\frac{\gamma -1}{2}M^2}\frac{\,dM}{M} \\ & = \sqrt{\frac{\gamma + 1}{\gamma -1}} \cd…
斜激波()是指相对于来流方向倾斜的激波,与正激波相对。超音速流绕角转向并压缩时会产生斜激波。来流流线经激波后转过的角度相同。制造斜激波常见的方法之一是在超音速流中放置楔形物。与正激波相似,气体热力学性质在穿过非常薄的斜激波区域时有近似不连续的变化。但与正激波不同的是,正激波不会改变来流方向,而斜激波则会。 通过伽利略变换,可以将斜激波转化为正激波。 斜激波理论 已知来流马赫数M1与偏转角θ,可以计算斜激波角度β与穿过激波后的马赫数M2。…
体积黏度( 或 ),又称为第二黏度(),是流体压缩或膨胀时所导致的黏性作用的度量。对不可压缩流体而言,体积黏度可以忽略。此外,低密度单原子气体的体积黏度为零。而在对多原子气体的声吸收以及含气泡液体的研究中,体积黏度则十分重要。 热力学压强与平衡态时柯西应力张量的迹有关,即 p=-{1\over3}\sigma_{ii}^e。类似地,可以通过非平衡态时柯西应力张量的迹来定义力学压强,即\bar{p}=-{1\over3}\sigma_{i…
勞斯數(,符號:P或Z)是流體動力學中的无量纲量,用於定義的濃度分佈,也可以用來判斷流動的流體會搬運哪一種沉積物。勞斯數是沉積物終端速度 w_s和顆粒往上的速度(用 \kappa和u_的乘積表示)之間的比值: :\mathrm{P} = \frac{w_s}{\kappa u_} 有時在前面會再乘上因子,是修正渦流黏度和渦流擴散相關性的常數。一般取1,也就是在計算中省略相關的影響,不過若考慮整個方程式,不應省略因子: :\mathrm{…
厄克斯內斯Lifjord 的漣漪]] 產生的漣漪]] 表面張力波()是延著液體相邊界行進的波,其動力學及相速度是由表面张力的效應所決定,在水面上的表面張力波常稱為漣漪。 表面張力波是自然界常見的現象,其波長多半在數公分以內,而相速度約0.2-0.3公尺/秒。 若液體表面的波是受到表面张力、重力及液體慣性的影響,其波長會比較長,稱為重力-表面張力波(gravity–capillary waves)。一般的重力波波長會更長。 漣漪可能是在開…
液体晃动动力学是流體動力學的一個分支,指的是液体在另一个物体内部的运动(通常情况下,该物体也在运动)。严格而言,液体必须具有自由表面才能构成液体晃动动力学题——此时液体的动力学特性会与容器相互作用,显著改变系统的动力学特性。 參考文獻
魏森贝格数(Wi)是有關黏彈性流研究的無量綱,得名自卡爾·魏森貝格,是流體弛豫时间和特定程序時間的值。例如針對簡單的剪力流,魏森贝格数會縮寫為Wi或We,定義為剪切速率 \dot{\gamma} 和弛豫时间\lambda的乘積: :\text{Wi} = \dot{\gamma} \lambda.\, 因為此數字是用計算應力演變的比例而來,因此可以選擇剪切速率或伸长率,或是長度尺度。 魏森贝格数類似底波拉數,在技術文件上常常造成混淆,但…
阻力损失()也稱為流阻损失,是指流體因流經管道、軟管等所造成的壓強损失,也可視為單位流量流體的能量損失。 在像內燃機之類的機械系統.阻力损失是指為克服二個有相對運動表面之間的摩擦而產生的能量損失。 原因 流体运动时,由于外部条件和流动的边界情况不同,流体的阻力损失与能量损失也不同,通常有两种形式: 沿程阻力 当流体在边界形状变化不大的区域流动时,流体自身存在粘性,而且壁面粗糙,从而使流体与壁面,流体质点与质点之间存在沿流程均匀的摩擦阻力…
罗什科数(Roshko number,Ro)是流體動力學中描述振盪流的無量綱,得名自美國航空學教授,罗什科数的定義如下: : \mathrm{Ro} = {f L^{2}\over \nu} =\mathrm{St}\,\mathrm{Re} 其中 St 為斯特勞哈爾數,是有關周期性非定常流動的無量綱。 Re 為雷諾數。 f 為的頻率。 L 為特徵長度(例如水力半徑)。 ν 為流體動黏度。 罗什科数數值越大,代表渦流脫落越頻繁、越劇烈;…
布倫特-維賽拉頻率()是指穩定的大氣層中浮力振盪的頻率。它代表著一團氣塊對於因對流活動而導致的垂直方向運動的穩定性。它由威爾斯氣象學家和芬蘭氣象學家維爾霍‧維賽拉發現,因而得名。 數學表示式 布倫特-維賽拉頻率的數學表示式為: N=\sqrt{\frac{g}{\theta}\frac{\partial\theta}{\partial z}}=\sqrt{g\frac{d(\ln\theta)}{dz}} 其中 N 是布倫特-維賽拉頻率…
柯西數(Ca)是流體力學中有關可壓縮流的無量綱,得名自法國數學家奧古斯丁·路易·柯西。當可壓縮性有顯著影響時,在考慮動態相似性的慣性力時,也需要考慮彈力,柯西數是流體慣性力和可壓縮力(彈力)比例,可以表示如下: : \mathrm{Ca} = \frac{\rho v^2}{K}, 其中 : \rho為流體密度(國際標準制單位:kg/m3) : v為局部的流體速度(國際標準制單位:m/s) : K 為體積模量(國際標準制單位:Pa) 柯…
,河流是明渠流的一種]] 明渠流()是水力学的分支,是液體在管道或水路中的流動,而且液體存在自由表面,包括未全滿的液體在管道中流動,則稱為管流。 流體的重量是這種流體的主要驅動來源。 流的狀態 明渠流的行為是由粘滯力和重力以及流體本身的慣性所控制。表面张力有一些影響,不過在大部份的應用中,表面张力不是主要影響因素。由於流體有自由表面,明渠流中重力多半是最重要影響明渠流的因素。慣力和重力的比例就是明渠流裡最重要旳無因次量,此無因次量稱為福…
埃克曼数(Ekman number,簡稱Ek)是用來描述海洋及大氣的地球物理学現象的無量綱數。埃克曼数是流體的黏滯力和行星自轉產生的科里奥利力的比值,埃克曼数得名自瑞典海洋学家沃恩·華費特·埃克曼。 埃克曼数也可以應用在任何旋轉的流場中,此時,埃克曼数是其黏滯力及科氏力的比值。當埃克曼数小時,擾動在受摩擦力影響而消失之前就會開始傳播。埃克曼数描述埃克曼層厚度的量值,也就是粘滯力和科里奥利力平衡的特殊邊界層。 定義 埃克曼数的定義如下: …
超臨界流是指流體的速度已超過波速,在氣體動力學中類似的情形稱為超音速。 波的資訊以波速的速度傳遞,例如將小石頭丟入水中.水中漣渏擴散的速度即為波速。流體速度則是當這個波擴散時,上面的葉子移動的速度。若小石頭丟到超臨界流中,漣渏會全部往下游方向擴散,若小石頭丟到亞臨界流中,漣渏會同時往上游及下游方向擴散。只有在超臨界流中才會出現水躍的現象。 在流體力學,由兩個行為之間的轉變常會用無因次量來描述,而轉變多半發生在此數字大於一或小於一的情形下…
磁普兰特数(Magnetic Prandtl number,Prm)是在磁流体力学中的無量綱,大約是動量擴散率(動黏度)及磁擴散率的比例,定義為: :\mathrm{Pr}_\mathrm{m} = \frac{\mathrm{Re_m}}{\mathrm{Re}} = \frac{\nu}{\eta} = \frac{\mbox{viscous diffusion rate}}{\mbox{magnetic diffusion rat…
軸流式壓縮機,通常指压气机(),是一种被广泛应用于燃气涡轮发动机的压缩气体的设备。压气机能够持续高效率的对轴向流动的空气进行增压,因此是大多数喷气发动机中的重要组成部分 }} 參考書目 Treager, Irwin E. 'Aircraft Gas Turbine Engine Technology' 3rd edn, McGraw-Hill Book Company, 1995, Hill, Philip and Carl Peter…
莫顿数(,簡稱Mo)是流體力學的無因次量,和厄特沃什数一起描述氣泡或是水滴在流體或是連續相(c)中移動時的外形。莫頓數得名自美國數學家,他和W. L. Haberman在1953年一起描述此物理量。 莫顿数定義為: : \mathrm{Mo} = \frac{g \mu_c^4 \, \Delta \rho}{\rho_c^2 \sigma^3}, 其中: :g為重力加速度 :\mu_c為周圍流體的黏度 :\rho_c為周圍流體的密度 …
凯伊效应():将混合有机溶液倒到一固体表面,这表面突然向上喷出一束液体和向下倒的液束相会。这种现象称为「凯伊效应」。这是英国工程师艾伦·凯伊在1963年第一次描述的。 出现凯伊效应的时间较短;一般在300毫秒左右,容易为人忽略。 此后,发现番茄酱,酸奶,油漆,洗发水和液体肥皂等切应变薄(在切应力下变稀)的液体都具有这样的性质。 为了了解「凯伊效应」,荷兰特温特大学的微斯路易斯用高速视频头观察这效应的全过程 ;将切应变薄液体倒到固体表面,…
拉普拉斯压力()是指曲面所受的内外压力差。 这一压力差是由于气/液界面的表面张力引起的。 由杨-拉普拉斯公式推导出拉普拉斯压强为 : \Delta P \equiv P_\text{in} - P_\text{out} = \gamma\left(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\right), 其中R_1和R_2 是曲率半径,\gamma是表面张力系数。这里的数值可正可负,但一般来说,凸面用正曲率半径表示,凹面用…