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什么是流体动力学?一文讲清

来源:互联网 综合百科 16
流体动力学是力学科学中流体机械动力运动学习系统的总称,其本质也是用力学方法来研究并计算流体(如气体或液体)细节运动的一门学科。通过分析流体运动,可以对流体系统的传热,传质,噪声和振动等动力特性进行研究,从而解决工业和生活中遇到的有关问题。流体动力学覆盖了多学科领域,如力学、数学、物理、光学、电学、化学和材料科学等,是一门复杂的理论技术,具有广阔的应用价值。它可以帮助工程师确定和改善复杂的系统的性能。1. 概念流体动力学涉及流体中的两种类型的动力:紊流(turbulence)和散度(pergence)。紊流是一种涡流动力,它会形成一些旋涡和湍流(turbulent flow);散度是由空间和时间变化而产生的,其特征就是能量的减少(decay)。通过小性能和能量改变方程式(small-perturbation and energy-change equation),紊流和散度都可以被量化,分析就可以进行了。而在流体动力学中,更重要的是运用力学方程和Python方程式来模拟空气动力学,控制流体和设计飞机制造等。2. 物理基础流体动力学的理论物理基础建立在力学原理上。从基本原理出发,来描述流体运动的本质特征,流体的速度,压力,温度和流动的特性都可以从物理原理推出。流体动力学的分析依赖于物理和数学理论,主要是气动力计算,它以解方程的形式出现,包括速度场的推导,压力场的求解,以及流体参数的计算,广泛涉及到了基本物理学中的热力学(thermodynamics),粘度模型(viscosity model) 和重力(gravity)等方面的研究。3. 模型构建流体动力学的建模有很多类型,由简单的光线模型到复杂的流动模型,涉及到的方法有数值分析,分数阶差分,有限元分析,分数阶微分方程模型,隐式有限差分模型,扩散方程模型,热传导成像方程模型等。模型构建也分为三类:理论模型、经验模型和混合模型。模型构建不仅要考虑流体动力学的物理原理,还有受到操作条件(如流体温度、粘度等)影响的因素,甚至可以包括非线性(nonlinear)和多物理场等因素。4. 运用流体动力学的应用涵盖了很多的领域,如工程传热学;快速凝固;流体激光的研究;汽车内部空气流动;各种流体制冷;缔造空气动力;风力发电原理;气垫船原理;流体控制;天然气管道设计等。通过对流体运动的计算和分析,对流体传热、传质,特性有更深入的理解,有助于节约能源,实现新能源开发,改善工业厂房环境。同时,流体动力学还可以用

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