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流體力學(xué)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-09-19
流體是氣體和液體的總稱。在人們的生活和生產(chǎn)活動(dòng)中隨時(shí)隨地都可遇到流體,所以流體力學(xué)是與人類(lèi)日常生活和生產(chǎn)事業(yè)密切相關(guān)的。大氣和水是最常見(jiàn)的兩種流體,大氣包圍著整個(gè)地球,地球表面的70%是水面。大氣運(yùn)動(dòng)、海水運(yùn)動(dòng)(包括波浪、潮汐、中尺度渦旋、環(huán)流等)乃至地球深處熔漿的流動(dòng)都是流體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容。

20世紀(jì)初,世界上第一架飛機(jī)出現(xiàn)以后,飛機(jī)和其他各種飛行器得到迅速發(fā)展。20世紀(jì)50年代開(kāi)始的航天飛行,使人類(lèi)的活動(dòng)范圍擴(kuò)展到其他星球和銀河系。航空航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展是同流體力學(xué)的分支學(xué)科——空氣動(dòng)力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展緊密相連的。這些學(xué)科是流體力學(xué)中最活躍、最富有成果的領(lǐng)域。

石油和天然氣的開(kāi)采,地下水的開(kāi)發(fā)利用,要求人們了解流體在多孔或縫隙介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng),這是流體力學(xué)分支之一——滲流力學(xué)研究的主要對(duì)象。滲流力學(xué)還涉及土壤鹽堿化的防治,化工中的濃縮、分離和多孔過(guò)濾,燃燒室的冷卻等技術(shù)問(wèn)題。

燃燒離不開(kāi)氣體,這是有化學(xué)反應(yīng)和熱能變化的流體力學(xué)問(wèn)題,是物理-化學(xué)流體動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容之一。爆炸是猛烈的瞬間能量變化和傳遞過(guò)程,涉及氣體動(dòng)力學(xué),從而形成了爆炸力學(xué)。

沙漠遷移、河流泥沙運(yùn)動(dòng)、管道中煤粉輸送、化工中氣體催化劑的運(yùn)動(dòng)等,都涉及流體中帶有固體顆;蛞后w中帶有氣泡等問(wèn)題,這類(lèi)問(wèn)題是多相流體力學(xué)研究的范圍。

等離子體是自由電子、帶等量正電荷的離子以及中性粒子的集合體。等離子體在磁場(chǎng)作用下有特殊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。研究等離子體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科稱為等離子體動(dòng)力學(xué)和電磁流體力學(xué),它們?cè)谑芸責(zé)岷朔磻?yīng)、磁流體發(fā)電、宇宙氣體運(yùn)動(dòng)等方面有廣泛的應(yīng)用。

風(fēng)對(duì)建筑物、橋梁、電纜等的作用使它們承受載荷和激發(fā)振動(dòng);廢氣和廢水的排放造成環(huán)境污染;河床沖刷遷移和海岸遭受侵蝕;研究這些流體本身的運(yùn)動(dòng)及其同人類(lèi)、動(dòng)植物間的相互作用的學(xué)科稱為環(huán)境流體力學(xué) (其中包括環(huán)境空氣動(dòng)力學(xué)、建筑空氣動(dòng)力學(xué))。這是一門(mén)涉及經(jīng)典流體力學(xué)、氣象學(xué)、海洋學(xué)和水力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等的新興邊緣學(xué)科。

生物流變學(xué)研究人體或其他動(dòng)植物中有關(guān)的流體力學(xué)問(wèn)題,例如血液在血管中的流動(dòng),心、肺、腎中的生理流體運(yùn)動(dòng)和植物中營(yíng)養(yǎng)液的輸送。此外,還研究鳥(niǎo)類(lèi)在空中的飛翔,動(dòng)物在水中的游動(dòng),等等。

因此,流體力學(xué)既包含自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論,又涉及工程技術(shù)科學(xué)方面的應(yīng)用。此外,如從流體作用力的角度,則可分為流體靜力學(xué)、流體運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體動(dòng)力學(xué);從對(duì)不同“力學(xué)模型”的研究來(lái)分,則有理想流體動(dòng)力學(xué)、粘性流體動(dòng)力學(xué)、不可壓縮流體動(dòng)力學(xué)、可壓縮流體動(dòng)力學(xué)和非牛頓流體力學(xué)等。

 

 

 

 
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