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计算流体力学基础讲义
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  • 资料分类:结构工程
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计算流体力学基础讲义
流体是这样一种物质:它的分子结构不能承受任何的外部剪切应力,即使是微小的见力也会引起流体微团的变形。在宏观上,流体通常被看作是一种连续的介质(连续统假设continuum)
流体所受的外力包括:
表面力:如压力,剪切力,表面张力等
体积力:如重力,旋转产生的向心力等
在很多方面,流体的流动速度决定了流动的特点
低速流动时(Re<30),流体的惯性力可以忽略,这样的流动称为蠕变流(Creeping flow)
蠕变流(Creeping flow)包括微小颗粒的绕流(如粉尘的降落),多孔介质中的流动(过滤过程)以及狭窄通道的流动(纺织技术,微型机械,微型生物)
速度较大时(30<Re<105~106),惯性力不能被忽略,但是流体微团的运动轨迹为平滑曲线,这样的流动称为层流(Laminar)
速度很大时,流动的轨迹带有很大的随机性,这样的流动称为湍流(turbulent)
流速和音速的比值称为Mach 数,Ma数决定了是否要考虑流体动能和内能的交换过程
Ma<0.3,流体可以看作是不可压缩的(incompressible),否则必须考虑压缩性
0.3<Ma<1,流动为亚音速流(subsonic)
Ma>1,流动为超音速流(supersonic),此时会出现激波(shock wave)。
Ma>5,流体被压缩产生的高热会使流体的化学性质发生变化,这样的流动称为高超音速流(hypersonic)