流体力学中的转捩与分离
实验流体力学-4.风洞
在实验室内进行模型试验，必须创 造一个可调节的均匀气流场。而风洞就 是产生这个均匀气流场的气动设备。实 质上是一个特殊设计的管道。 本章主要介绍低速风洞、超音速风 洞、跨音速风洞的基本工作原理和气流 特点。
主要内容
风洞的发展 风洞试验模拟的不足及其修正 风洞类别 低速风洞 超音速风洞 跨音速风洞 风洞发展动向
30/ 2小时 ≤150 50/ 0.5小时 ≤20 ≤ 0 0 250 280/ 1小时 170/ 1小时 0 外 127 内117/外 97 内125/外 103 内125外 /100
（3） 低速风洞型式
按型式分:直流式和回流式风洞 直流式：一般闭口（电机位于实验段后，避免空气 从开口实验段处直接流入）
（2）支架干扰
风洞试验中，需要用支架把模型支撑在气流 中。支架的存在，产生对模型流场的干扰， 称为支架干扰。虽然可以通过试验方法修正 支架的影响，但很难修正干净。近来，正发 展起一种称为"磁悬模型"的技术。在试验段内 产生一可控的磁场，通过磁力使模型悬浮在 气流中。
（3）相似准则不能满足的影响
风洞试验的理论基础是相似原理。相似原理要求风 洞流场与真实飞行流场之间满足所有的相似准则， 或两个流场对应的所有相似准则数相等。风洞试验 很难完全满足。最常见的主要相似准则不满足是亚 跨声速风洞的雷诺数不够。以波音737飞机为例，它 在巡航高度(9000m)上，以巡航速度(927km/h)飞行， 雷诺数为2.4×107，而在3米亚声速风洞中以风速 100m/s试验，雷诺数仅约为1.4×106，两者相距甚远。 提高风洞雷诺数的方法主要有:
（4） 低速风洞模拟参数
Re数 低湍流度 湍流度对层流到湍流的转捩，边界层内部结构及 其分离，大迎角分离流，旋涡的稳定性研究，非定常 的气动力测量以及战斗机气动特性的风洞试验结果等 均产生明显影响。
工程流体力学中的层流与湍流转捩分析
工程流体力学中的层流与湍流转捩分析工程流体力学是研究流体在各类工程问题中的运动规律和力学特性的学科。
其中，层流与湍流是流体动力学中的两个重要概念，而层流与湍流转捩则是层流向湍流转变的过程。
层流是指在管道或流动区域内，流体沿着定常的、平行于管壁的流线运动的状态。
在层流中，流体的速度分布均匀，流体粒子之间相互间隔较大，粘性起主导作用，流体分子之间的相互作用力很强，使得流体表现出较为稳定的性质，能够保持较高的工程精度。
湍流则是指在流动过程中，流体产生的流线混乱、速度变化的状态。
湍流中流体的速度分布不均匀，流体粒子之间混乱碰撞，产生旋转和交叉运动，速度和压力的空间分布随机变化，流体分子之间的相互作用力相对较弱。
由于湍流的不稳定和非线性特性，使得湍流对工程问题的预测和分析带来很大的困难。
在工程流体力学中，层流与湍流转捩是一个重要的研究课题。
层流与湍流转捩的分析可以帮助我们理解流体的动力学特性，预测流体流动的稳定性，优化工程设计并降低能耗。
在层流向湍流的转捩过程中，流体流动的稳定性逐渐降低，在一定条件下，流体会由层流状态转变为湍流状态。
层流与湍流转捩的机制复杂，涉及流动的非线性特性、扰动的产生和传播、边界层的形成等多个因素。
因此，对层流与湍流转捩的研究需要结合实验、数值模拟和理论分析等多种方法。
目前，层流与湍流转捩的分析方法主要包括线性稳定性分析、非线性稳定性分析和直接数值模拟等。
线性稳定性分析通过对流动的线性化和模态分析，研究流动的稳定性边界，判断层流和湍流之间的转捩位置。
非线性稳定性分析则考虑流动中的非线性效应，通过非线性方程的求解，更为准确地预测流动的稳定性边界。
直接数值模拟则通过数值计算流动的瞬时状况，模拟流动的各种特性，并能够探究层流与湍流转捩的细节过程。
层流与湍流转捩的研究在工程实践中具有重要的应用价值。
例如，在管道和管路的设计中，准确地判断流体在不同条件下的层流和湍流转捩位置，可以保证流体传输的稳定性和流动的效率。
流体力学张兆顺课后答案
流体力学张兆顺课后答案【篇一：流体力学知识点大全】书籍：《全美经典-流体动力学》《流体力学》张兆顺、崔桂香《流体力学》吴望一《一维不定常流》《流体力学》课件清华大学王亮主讲目录：第一章绪论第二章流体静力学第三章流体运动的数学模型第四章量纲分析和相似性第五章粘性流体和边界层流动第六章不可压缩势流第七章一维可压缩流动第八章二维可压缩流动气体动力学第九章不可压缩湍流流动第十章高超声速边界层流动第十一章磁流体动力学第十二章非牛顿流体第十三章波动和稳定性第一章绪论1、牛顿流体：剪应力和速度梯度之间的关系式称为牛顿关系式，遵守牛顿关系式的流体是牛顿流体。
2没有内摩擦，也就没有内耗散和损失。
层流：纯粘性流体，流体分层，流速比较小；湍流：随着流速增加，流线摆动，称过渡流，流速再增加，出现漩涡，混合。
因为流速增加导致层流出现不稳定性。
定常流：在空间的任何点，流动中的速度分量和热力学参量都不随时间改变，3、欧拉描述：空间点的坐标；拉格朗日：质点的坐标；4、流体的粘性引起剪切力，进而导致耗散。
5、无黏流体—无摩擦—流动不分离—无尾迹。
6、流体的特性：连续性、易流动性、压缩性不可压缩流体：d??0dtconst是针对流体中的同一质点在不同时刻保持不变，即不可压缩流体的密度在任何时刻都保持不变。
是一个过程方程。
7、流体的几种线流线：是速度场的向量线，是指在欧拉速度场的描述；同一时刻、不同质点连接起来的速度场向量线；dr?u?x,tdr?u?0迹线：流体质点的运动轨迹，是流体质点运动的几何描述；同一质点在不同时刻的位移曲线；涡线：涡量场的向量线，u,dr???x,t??dr???0涡线的切线和当地的涡量或准刚体角速度重合，所以，涡线是流体微团准刚体转动方向的连线，形象的说：涡线像一根柔性轴把微团穿在一起。
第二章流体静力学1、压强：p?lim?fdf??a?0?ada静止流场中一点的应力状态只有压力。
2、流体的平衡状态：1）、流体的每个质点都处于静止状态，==整个系统无加速度；2）、质点相互之间都没有相对运动，==整个系统都可以有加速度；由于流体质点之间都没有相对运动，导致剪应力处处为零，故只有：体积力(重力、磁场力)和表面力(压强和剪切力)存在。
流体转捩点-概述说明以及解释
流体转捩点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述流体转捩点是液体或气体在流动过程中从层流状态转变为湍流状态的临界点。
在流体力学中，转捩的发生对于研究流体流动行为和控制湍流至关重要。
流体转捩点的研究可以帮助我们更好地理解湍流形成的原因以及湍流对流动的影响。
转捩的发生要受到多种因素的影响，包括流体的性质、速度和几何形状等。
当流体流动速度较低时，其流动状态一般为层流，流线清晰且无交错，流体颗粒有序排列。
但随着速度的增加，由于流体的扰动逐渐增强，流动状态会从层流逐渐转变为湍流。
湍流状态下，流体颗粒的运动十分混乱，而且存在着各种尺度的涡旋结构。
了解流体转捩点的概念和定义对于应用湍流控制技术、优化流体设计以及改进工程系统的性能具有重要意义。
例如，在航空工程中，通过减小湍流的发生和影响，可以降低空气动力噪声和阻力，提高飞行器的效能。
在能源系统中，研究流体转捩的过程可以帮助我们改善燃烧效率和热传导性能，从而提升能源利用效率。
本文将首先介绍流体转捩点的概念和定义，包括层流和湍流的基本特征以及它们之间转变的临界条件。
然后，我们将探讨影响流体转捩点的因素，如流体的物理性质、外界干扰、几何形状等。
最后，我们将讨论流体转捩点的意义和应用，并对未来的研究方向进行展望。
流体转捩点作为流体力学领域的重要研究课题，其深入研究将有助于我们更好地理解和应用湍流的行为。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍本文的整体结构和各个章节之间的逻辑关系。
本篇文章共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分旨在介绍流体转捩点的主题，并概述研究的背景和意义。
本部分将首先介绍流体转捩点的概念和定义，以确保读者对研究对象有一个初步的了解。
接着，本部分将简要介绍文章的结构和每个章节的内容，以帮助读者更好地理解整篇文章的脉络。
正文是本篇文章的主体部分，将详细探讨流体转捩点的概念、定义以及影响因素。
在2.1节中，我们将对流体转捩点的概念和定义进行详细解释，包括其在流体力学中的意义和应用。
流动稳定性及转捩
下面的～Re图是一中性曲线实例图：雷诺数小于某一临界值时，原层流 稳定；高于临界雷诺数后，有一部分波数的小扰动会随时间指数规律增大， 进入线性不稳定区。
阅读材料：稳定性理论的发展历史及现状
在Reynolds通过实验证实圆管流动存在层流和湍流两种不同 流态后不久，就有人提出了是由于层流失稳导致了转捩的理 论猜想。到20世纪初，对粘性流动，Orr和Sommerfeld建立 了研究平行流稳定性的小扰动方程，即Orr－ Sommerfeld方 程（以后称O－S方程）。为了解这一方程，从理论上说明雷 诺数大时层流是不稳定的，且具体将临界雷诺数算出来，足 足花了20多年的时间。而且，虽然理论工作者在1929年已经 求解了O－S方程，但在实验上观察到与之对应的现象，却是
所以稳定性归结为：若存在特征值l ，其虚部大于零，由解可见，扰动 随时间无限增长，故流动不稳定；相反，若所有的特征值l的虚部都小于 零，则扰动将随时间而衰减、消失，流动稳定。 以上推导的是无限小扰动——线性稳定性。一般来说，对无限小扰动是 不稳定的流动对有限扰动更不稳定；而对无限小扰动是稳定的流动对有 限扰动可能不稳定
一般希望推迟转捩，可以减少阻力和热传导，如可以减少飞机阻力， 对于再进入大气层的宇宙飞船就可减少传入的热量。 有时也希望提前转捩，如有些飞机翼面上装了旋涡发生器，可使转 捩提前，利用湍流动量传递强的特点防止流动过早分离和可能的失 速。 由于转捩控制的巨大实用意义，它一直是粘性流体动力学的重要研 究课题之一。 流动失稳只是转捩过程的开始而不是全过程。稳定性理论不能描写 转捩的全过程。目前也没有一种理论能描写它的全过程。
阅读材料：稳定性理论的发展历史及现状
流体力学科普流动分离现象
流体力学科普流动分离现象没学流体力学的时候，我以为流体绕圆柱流动是左边那样的。
实际上，常见的流动是右边那样的，流线在后面会离开圆柱表面，这就是流动分离。
导读流动分离，也叫边界层分离，指的是壁面附近的流体在壁面摩擦力和逆向压差力的双重作用下越流越慢，直到停止并发生倒流或横向流动，从而使主流被排挤远离壁面的现象。
流动分离对于流动阻力和流动损失的影响巨大，所以是工程技术人员处理最多的流动现象之一。
01流动分离现象流动分离，也叫边界层分离，指的是流体在壁面摩擦力和逆向压差力的双重作用下越流越慢，直到停止甚至发生倒流，从而使主流被排挤，远离壁面的现象。
边界层一般都是很薄的，被壁面减速的流体很少，所以黏性的影响也不大。
当发生分离后，大量的流体被卷入到分离区中，产生的流动阻力和流动损失就会大大增加。
所以，流动分离可以说是最重要的流动现象，是工程设计中的主要考虑因素。
而且，流动分离问题仍然是流体力学难题，理论给出的规律并不完全符合实际情况，还需要依赖于实验和计算机模拟。
可以说，流体力学工程师们的日常主要工作就是处理和流动分离相关的问题。
02流动分离的原因流动分离只发生在壁面附近的减速流动中。
主流中的流体减速是由压差力造成的，边界层内的流体则还受到黏性力的作用。
由于越靠近壁面剪切变形越大，所以边界层内流体微团的下表面黏性力要大于上表面，黏性力的合力与流动方向相反。
因此，边界层内的流体比主流减速程度大。
主流减速到某种程度时，边界层内的流体已经减速到零。
此时黏性阻力消失了，但压差阻力还在，已经静止的流体还受到反向作用力，就会在下游发生倒流，于是就发生了分离。
在匀速或者加速流动中是不会发生分离的。
因为虽然壁面黏性力会使流体减速，但这是一种摩擦力。
摩擦力最多能使运动的物体停下来，而不可能使物体反向运动。
单纯的黏性力永远都不会使流动停下来，因为流速越低黏性力也越小，当没有压差力参与时，边界层内的流速只会在远下游无限趋近于零。
流体力学中的流体中的湍流转捩
流体力学中的流体中的湍流转捩流体力学是研究流体运动的一门学科，涉及到各种复杂的流动现象。
其中，湍流转捩是流体力学中一个重要且困难的问题。
本文将介绍湍流转捩的定义、影响因素以及一些研究方法。
一、湍流转捩的定义湍流是流体运动的一种复杂状态，其特点是流动中存在旋涡和随机涡旋。
相比于层流，湍流更加动荡不稳定，其中湍流的转捩是指从层流状态到湍流状态的转变过程。
湍流转捩是流体中的一种失稳现象，研究这一现象可以帮助我们更好地理解湍流的产生与演化。
二、湍流转捩的影响因素湍流转捩的发生受到多种因素的影响，下面列举了一些重要的影响因素：1.雷诺数：雷诺数是描述流体流动性质的一个无量纲参数，定义为惯性力与黏性力的比值。
当雷诺数超过一定阈值时，流动容易转变为湍流状态。
2.壁面条件：湍流转捩与壁面条件密切相关，不同的壁面条件可能会影响湍流的发展和转捩的时机。
3.压力梯度：压力梯度指的是流体在流动方向上的压力变化率。
压力梯度的大小会影响流体在流动过程中的速度分布，从而对湍流转捩产生影响。
三、湍流转捩的研究方法为了更好地理解和研究湍流转捩，科学家们开发了各种各样的实验和数值模拟方法。
下面介绍几种常用的研究方法：1.直接数值模拟（DNS）：DNS通过求解流体动力学的基本方程来模拟湍流流动。
由于湍流转捩是湍流流动的一个特殊过程，DNS可以提供非常详细的流动信息，但计算成本较高，限制了其应用范围。
2.线性稳定性分析（LST）：LST通过线性化流动方程来分析湍流流动的稳定性。
通过研究模态的稳定性，可以预测湍流转捩的临界条件和发生位置。
3.非线性稳定性分析（NST）：NST通过分析湍流流动的非线性特性来研究湍流转捩的机制。
它可以帮助我们了解湍流产生和发展的过程，从而揭示湍流转捩的内在规律。
四、结语湍流转捩是流体力学中一个重要的研究课题，对于理解湍流的本质及其在工程和自然界中的应用具有重要意义。
通过探索湍流转捩的机制和研究方法，我们可以更好地预测和控制湍流流动，为工程设备的设计和生产提供重要参考。
流体力学名词
流体力学名词流体动力学fluid dynamics 连续介质力学mechanics of continuous介质medium media流体质点fluid particle无粘性流体nonviscous fluid, inviscid fluid连续介质假设continuous medium hypothesis流体运动学fluid kinematics水静力学hydrostatics液体静力学hydrostatics支配方程governing equation伯努利方程Bernoulli equation伯努利定理Bernonlli theorem毕奥-萨伐尔定律Biot-Savart law欧拉方程Euler equation亥姆霍兹定理Helmholtz theorem开尔文定理Kelvin theorem涡片vortex sheet库塔-茹可夫斯基条件Kutta-Zhoukowski condition布拉休斯解Blasius solution达朗贝尔佯廖d'Alembert paradox 雷诺数Reynolds number施特鲁哈尔数Strouhal number随体导数material derivative不可压缩流体incompressible fluid质量守恒conservation of mass动量守恒conservation of momentum 能量守恒conservation of energy动量方程momentum equation能量方程energy equation控制体积control volume液体静压hydrostatic pressure涡量拟能enstrophy压差differential pressure流[动] flow流线stream line流面stream surface流管stream tube迹线path, path line流场flow field流态flow regime流动参量flow parameter流量flow rate, flow discharge 涡旋vortex涡量vorticity涡丝vortex filament涡线vortex line涡面vortex surface涡层vortex layer涡环vortex ring涡对vortex pair涡管vortex tube涡街vortex street卡门涡街Karman vortex street 马蹄涡horseshoe vortex对流涡胞convective cell卷筒涡胞roll cell涡eddy涡粘性eddy viscosity环流circulation环量circulation速度环量velocity circulation 偶极子doublet, dipole驻点stagnation point总压[力] total pressure总压头total head静压头static head总焓total enthalpy能量输运energy transport速度剖面velocity profile库埃特流Couette flow单相流single phase flow单组份流single-component flow均匀流uniform flow非均匀流nonuniform flow二维流two-dimensional flow三维流three-dimensional flow准定常流quasi-steady flow非定常流unsteady flow, non-steady flow 暂态流transient flow周期流periodic flow振荡流oscillatory flow分层流stratified flow无旋流irrotational flow有旋流rotational flow轴对称流axisymmetric flow不可压缩性incompressibility不可压缩流[动] incompressible flow浮体floating body定倾中心metacenter阻力drag, resistance减阻drag reduction表面力surface force表面张力surface tension毛细[管]作用capillarity来流incoming flow自由流free stream 自由流线free stream line外流external flow进口entrance, inlet出口exit, outlet扰动disturbance, perturbation分布distribution传播propagation色散dispersion弥散dispersion附加质量added mass ,associated mass 收缩contraction镜象法image method无量纲参数dimensionless parameter 几何相似geometric similarity运动相似kinematic similarity动力相似[性] dynamic similarity平面流plane flow势potential势流potential flow速度势velocity potential复势complex potential复速度complex velocity流函数stream function源source汇sink速度[水]头velocity head拐角流corner flow空泡流cavity flow超空泡supercavity超空泡流supercavity flow空气动力学aerodynamics低速空气动力学low-speed aerodynamics 高速空气动力学high-speed aerodynamics 气动热力学aerothermodynamics亚声速流[动] subsonic flow跨声速流[动] transonic flow超声速流[动] supersonic flow锥形流conical flow楔流wedge flow叶栅流cascade flow非平衡流[动] non-equilibrium flow细长体slender body细长度slenderness钝头体bluff body钝体blunt body翼型airfoil翼弦chord薄翼理论thin-airfoil theory构型configuration后缘trailing edge迎角angle of attack失速stall脱体激波detached shock wave波阻wave drag诱导阻力induced drag诱导速度induced velocity临界雷诺数critical Reynolds number 前缘涡leading edge vortex附着涡bound vortex约束涡confined vortex气动中心aerodynamic center气动力aerodynamic force气动噪声aerodynamic noise气动加热aerodynamic heating离解dissociation地面效应ground effect气体动力学gas dynamics稀疏波rarefaction wave热状态方程thermal equation of state 喷管Nozzle普朗特-迈耶流Prandtl-Meyer flow瑞利流Rayleigh flow可压缩流[动] compressible flow可压缩流体compressible fluid绝热流adiabatic flow非绝热流diabatic flow未扰动流undisturbed flow等熵流isentropic flow匀熵流homoentropic flow兰金-于戈尼奥条件Rankine-Hugoniot condition 状态方程equation of state量热状态方程caloric equation of state完全气体perfect gas拉瓦尔喷管Laval nozzle马赫角Mach angle马赫锥Mach cone马赫线Mach line马赫数Mach number马赫波Mach wave当地马赫数local Mach number冲击波shock wave激波shock wave正激波normal shock wave斜激波oblique shock wave头波bow wave附体激波attached shock wave 激波阵面shock front激波层shock layer压缩波compression wave 反射reflection折射refraction散射scattering衍射diffraction绕射diffraction出口压力exit pressure超压[强] over pressure反压back pressure爆炸explosion爆轰detonation缓燃deflagration水动力学hydrodynamics液体动力学hydrodynamics泰勒不稳定性Taylor instability 盖斯特纳波Gerstner wave斯托克斯波Stokes wave瑞利数Rayleigh number自由面free surface波速wave speed, wave velocity 波高wave height波列wave train波群wave group波能wave energy表面波surface wave表面张力波capillary wave规则波regular wave不规则波irregular wave浅水波shallow water wave深水波deep water wave重力波gravity wave椭圆余弦波cnoidal wave潮波tidal wave涌波surge wave破碎波breaking wave船波ship wave非线性波nonlinear wave孤立子soliton水动[力]噪声hydrodynamic noise水击water hammer空化cavitation空化数cavitation number空蚀cavitation damage超空化流supercavitating flow水翼hydrofoil水力学hydraulics洪水波flood wave涟漪ripple消能energy dissipation海洋水动力学marine hydrodynamics 谢齐公式Chezy formula欧拉数Euler number弗劳德数Froude number水力半径hydraulic radius水力坡度hvdraulic slope高度水头elevating head水头损失head loss水位water level水跃hydraulic jump含水层aquifer排水drainage排放量discharge壅水曲线back water curve压[强水]头pressure head过水断面flow cross-section 明槽流open channel flow孔流orifice flow无压流free surface flow有压流pressure flow缓流subcritical flow急流supercritical flow渐变流gradually varied flow 急变流rapidly varied flow临界流critical flow异重流density current, gravity flow堰流weir flow掺气流aerated flow含沙流sediment-laden stream降水曲线dropdown curve沉积物sediment, deposit沉[降堆]积sedimentation, deposition沉降速度settling velocity流动稳定性flow stability不稳定性instability奥尔-索末菲方程Orr-Sommerfeld equation涡量方程vorticity equation泊肃叶流Poiseuille flow奥辛流Oseen flow剪切流shear flow粘性流[动] viscous flow层流laminar flow分离流separated flow二次流secondary flow近场流near field flow远场流far field flow滞止流stagnation flow尾流wake [flow]回流back flow反流reverse flow射流jet自由射流free jet管流pipe flow, tube flow内流internal flow拟序结构coherent structure猝发过程bursting process表观粘度apparent viscosity 运动粘性kinematic viscosity动力粘性dynamic viscosity泊poise厘泊centipoise厘沱centistoke剪切层shear layer次层sublayer流动分离flow separation层流分离laminar separation湍流分离turbulent separation 分离点separation point附着点attachment point再附reattachment再层流化relaminarization起动涡starting vortex驻涡standing vortex涡旋破碎vortex breakdown涡旋脱落vortex shedding压[力]降pressure drop压差阻力pressure drag压力能pressure energy型阻profile drag滑移速度slip velocity无滑移条件non-slip condition 壁剪应力skin friction, frictional drag壁剪切速度friction velocity磨擦损失friction loss磨擦因子friction factor耗散dissipation滞后lag相似性解similar solution局域相似local similarity气体润滑gas lubrication液体动力润滑hydrodynamic lubrication浆体slurry泰勒数Taylor number纳维-斯托克斯方程Navier-Stokes equation牛顿流体Newtonian fluid边界层理论boundary later theory边界层方程boundary layer equation边界层boundary layer附面层boundary layer层流边界层laminar boundary layer湍流边界层turbulent boundary layer温度边界层thermal boundary layer边界层转捩boundary layer transition边界层分离boundary layer separation边界层厚度boundary layer thickness位移厚度displacement thickness动量厚度momentum thickness能量厚度energy thickness焓厚度enthalpy thickness注入injection吸出suction泰勒涡Taylor vortex速度亏损律velocity defect law 形状因子shape factor测速法anemometry粘度测定法visco[si] metry流动显示flow visualization油烟显示oil smoke visualization 孔板流量计orifice meter频率响应frequency response油膜显示oil film visualization阴影法shadow method纹影法schlieren method烟丝法smoke wire method丝线法tuft method氢泡法nydrogen bubble method 相似理论similarity theory相似律similarity law部分相似partial similarity定理pi theorem, Buckinghamtheorem静[态]校准static calibration动态校准dynamic calibration风洞wind tunnel激波管shock tube激波管风洞shock tube wind tunnel 水洞water tunnel拖曳水池towing tank旋臂水池rotating arm basin扩散段diffuser测压孔pressure tap皮托管pitot tube普雷斯顿管preston tube斯坦顿管Stanton tube文丘里管Venturi tubeU形管U-tube压强计manometer微压计micromanometer多管压强计multiple manometer 静压管static [pressure]tube流速计anemometer风速管Pitot- static tube激光多普勒测速计laser Doppler anemometer, laser Doppler velocimeter热线流速计hot-wire anemometer热膜流速计hot- film anemometer流量计flow meter粘度计visco[si] meter涡量计vorticity meter传感器transducer, sensor压强传感器pressure transducer热敏电阻thermistor示踪物tracer时间线time line脉线streak line尺度效应scale effect壁效应wall effect堵塞blockage堵寒效应blockage effect动态响应dynamic response响应频率response frequency底压base pressure菲克定律Fick law巴塞特力Basset force埃克特数Eckert number格拉斯霍夫数Grashof number努塞特数Nusselt number普朗特数prandtl number雷诺比拟Reynolds analogy施密特数schmidt number斯坦顿数Stanton number对流convection自由对流natural convection, free convec-tion强迫对流forced convection热对流heat convection质量传递mass transfer传质系数mass transfer coefficient 热量传递heat transfer传热系数heat transfer coefficient 对流传热convective heat transfer辐射传热radiative heat transfer动量交换momentum transfer能量传递energy transfer传导conduction热传导conductive heat transfer热交换heat exchange临界热通量critical heat flux浓度concentration扩散diffusion扩散性diffusivity扩散率diffusivity扩散速度diffusion velocity分子扩散molecular diffusion沸腾boiling蒸发evaporation气化gasification凝结condensation成核nucleation计算流体力学computational fluid dynamics (mechanics) 多重尺度问题multiple scale problem伯格斯方程Burgers equation对流扩散方程convection diffusion equationKDU方程KDV equation修正微分方程modified differential equation拉克斯等价定理Lax equivalence theorem数值模拟numerical simulation大涡模拟large eddy simulation数值粘性numerical viscosity非线性不稳定性nonlinear instability希尔特稳定性分析Hirt stability analysis相容条件consistency conditionCFL条件Courant- Friedrichs- Lewy condition ,CFL condition 狄里克雷边界条件Dirichlet boundary condition熵条件entropy condition远场边界条件far field boundary condition流入边界条件inflow boundary condition无反射边界条件nonreflecting boundary condition数值边界条件numerical boundary condition流出边界条件outflow boundary condition冯.诺伊曼条件von Neumann condition近似因子分解法approximate factorization method人工压缩artificial compression人工粘性artificial viscosity边界元法boundary element method配置方法collocation method能量法energy method有限体积法finite volume method流体网格法fluid in cell method, FLIC method通量校正传输法flux-corrected transport method 通量矢量分解法flux vector splitting method伽辽金法Galerkin method积分方法integral method标记网格法marker and cell method, MAC method 特征线法method of characteristics直线法method of lines矩量法moment method多重网格法multi- grid method板块法panel method质点网格法particle in cell method, PIC method质点法particle method预估校正法predictor-corrector method投影法projection method准谱法pseudo-spectral method随机选取法random choice method激波捕捉法shock-capturing method激波拟合法shock-fitting method谱方法spectral method稀疏矩阵分解法split coefficient matrix method不定常法time-dependent method时间分步法time splitting method变分法variational method涡方法vortex method隐格式implicit scheme显格式explicit scheme交替方向隐格式alternating direction implicit scheme, ADI scheme 反扩散差分格式anti-diffusion difference scheme紧差分格式compact difference scheme守恒差分格式conservation difference scheme克兰克-尼科尔森格式Crank-Nicolson scheme杜福特-弗兰克尔格式Dufort-Frankel scheme指数格式exponential scheme戈本诺夫格式Godunov scheme高分辨率格式high resolution scheme拉克斯-温德罗夫格式Lax-Wendroff scheme蛙跳格式leap-frog scheme单调差分格式monotone difference scheme保单调差分格式monotonicity preserving diffe-rence scheme 穆曼-科尔格式Murman-Cole scheme半隐格式semi-implicit scheme斜迎风格式skew-upstream scheme全变差下降格式total variation decreasing scheme TVD scheme 迎风格式upstream scheme , upwind scheme计算区域computational domain物理区域physical domain影响域domain of influence依赖域domain of dependence区域分解domain decomposition维数分解dimensional split物理解physical solution弱解weak solution黎曼解算子Riemann solver守恒型conservation form弱守恒型weak conservation form强守恒型strong conservation form散度型divergence form贴体曲线坐标body-fitted curvilinear coordi-nates [自]适应网格[self-] adaptive mesh适应网格生成adaptive grid generation自动网格生成automatic grid generation数值网格生成numerical grid generation交错网格staggered mesh网格雷诺数cell Reynolds number数植扩散numerical diffusion数值耗散numerical dissipation数值色散numerical dispersion数值通量numerical flux放大因子amplification factor 放大矩阵amplification matrix阻尼误差damping error离散涡discrete vortex熵通量entropy flux熵函数entropy function分步法fractional step method。
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流体力学中的转捩与分离
导言
流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科，其中的转捩与分
离是重要的研究方向。
转捩是指从层流状态过渡到湍流状态的过程，
而分离是指流体在曲面或物体背面的流动中脱离下来的现象。
本文将
探讨流体力学中的转捩和分离现象。
一、转捩现象
1. 转捩的概念和意义
转捩是流体流动中一种重要的现象，其通常发生在流体通过管道、
飞机翼面等物体表面时。
转捩的出现会带来湍流，并导致阻力的增加，因此对转捩进行深入研究具有重要意义。
2. 转捩的类型
转捩可以分为主导和次要的两类。
主导转捩发生在流体的边界层内部，通常由边界层中的不稳定模态激发而成。
次要转捩则是指由流体
中的外部扰动引起的，它们可以起到抑制或促进主导转捩的作用。
3. 转捩的机理
转捩的机理复杂多样，影响因素众多。
边界层的不稳定性和扰动传
播是转捩发生的基本原因。
在边界层内部，由于壁面的摩擦力导致流
体速度分布不均匀，使得边界层产生不同的模态。
这些模态会随着距
离的增加而增强，最终导致流动过渡到湍流状态。
二、分离现象
1. 分离的概念和分类
分离是指流体在某些特定情况下从曲面或物体背面脱离下来的现象。
根据分离发生的位置和原因，我们可以将其分为上表面分离、下表面
分离、侧面分离等不同类型。
2. 分离的原因和影响
分离的原因有很多，主要是由于流体在曲面或物体背面的环境变化
引起的。
例如，流体在流经弯曲管道时转向的急剧变化会产生分离现象。
分离现象会导致阻力的增加、流动的不稳定以及其他不利的效应。
3. 分离的控制和应用
为了控制分离现象，研究人员已经提出了许多方法，如改变表面形状、增加曲率等。
通过这些手段可以减少流体的分离，提高流动的稳
定性，从而降低阻力和能耗。
分离现象的研究对于飞机、汽车、水力
发电等领域具有重要的应用价值。
结论
流体力学中的转捩与分离是重要的研究方向，对于改善流体流动的
性能和减少阻力有着重要的意义。
通过对转捩和分离现象的深入研究，可以为工程实践提供重要的参考和指导，推动相关领域的发展。
相信
随着科学技术的不断进步，对于转捩与分离现象的理解和控制将会取
得更为突破性的进展。