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1、流体力学漫谈流体力学漫谈2007年年11月月28日日林林 建建 忠忠流体力学漫谈PPT课件一.流体力学的应用属性流体力学的应用属性二二. .流体力学的科学属性流体力学的科学属性三三.流体力学的研究手段流体力学的研究手段四四.流体力学的主要领域流体力学的主要领域流体力学漫谈PPT课件一一.流体力学的应用属性流体力学的应用属性 船舶海洋船舶海洋 航空航天航空航天 流体力学漫谈PPT课件 大气大气环流流 水利枢水利枢纽 流体力学漫谈PPT课件 石油勘探石油勘探 流体机械流体机械 流体力学漫谈PPT课件 建筑建筑桥梁梁 仿生推仿生推进 流体力学漫谈PPT课件 环境保境保护 交通堵塞交通堵塞 流体力学漫
2、谈PPT课件 人体生命人体生命 材料特性材料特性 流体力学漫谈PPT课件 体育运体育运动 化工化工过程程 流体力学漫谈PPT课件二二. .流体力学的科学属性流体力学的科学属性 1. 物理属性物理属性 力力 静力学静力学 动力学力学 运运动层流流 湍流湍流 流体力学漫谈PPT课件 流体模型流体模型 分子模型分子模型 连续介介质模型模型 确定确定 随机随机 MD Liouville DSMC Boltzmann 欧拉欧拉 Burnett N-S方程方程 解决流体力学的基本框架解决流体力学的基本框架流体力学漫谈PPT课件刚体体 流流场Navier-Stokes方程方程 牛牛顿第二定律第二定律 流体微
3、流体微团宏宏观足足够小、微小、微观足足够大大不可不可压流体力学漫谈PPT课件 2. 数学属性数学属性 2000年，美国克雷数学所年，美国克雷数学所 选定七个定七个“千年大千年大奖问题”,其中之一是其中之一是Navier-Stokes方程的存在性与光滑性。方程的存在性与光滑性。流体力学漫谈PPT课件三三. .流体力学的研究手段流体力学的研究手段 1. 解析方法解析方法 (1) 用几何条件用几何条件简化化管流管流(2) 大大惯性流性流场忽略粘性忽略粘性(3) 大粘性流大粘性流场忽略忽略惯性性 流体力学漫谈PPT课件 2. 数数值计算算 种种类：有限元、有限差分、：有限元、有限差分、 有限体有限体积
4、、谱方法方法目目标：高精度、高分辨率、：高精度、高分辨率、 高效。高效。难点：多尺度多物理流点：多尺度多物理流动问题：计算机、算机、计算技算技术流体力学漫谈PPT课件真真实复复杂物体物体绕流中的网格流中的网格生成生成 快速有效并行快速有效并行算法及配套算法及配套专用并行用并行计算机算机流体力学漫谈PPT课件 3. 实验研究研究 作用：作用：(1)发现物理和自然物理和自然现象如象如转捩、捩、拟序序结构、构、涡破裂。破裂。(2)验证理理论和和计算。算。方式：流方式：流动显示和定量示和定量测量量仪器：器：热线、LDA、PIV问题：复：复杂流流场的的测量精度量精度流体力学漫谈PPT课件PIV、PTV激
5、光激光测速技速技术 、流、流动显示技示技术流体力学漫谈PPT课件 风 洞洞 水水 洞洞 流体力学漫谈PPT课件四四. .流体力学的主要领域流体力学的主要领域1. 湍流湍流 层流流场 湍流湍流场 经典物理学最后疑典物理学最后疑团 流体力学漫谈PPT课件 湍流湍流 层流流 (1) 统计理理论流体力学漫谈PPT课件 雷雷诺及其雷及其雷诺平均平均 雷雷诺平均运平均运动方程方程 不封不封闭 流体力学漫谈PPT课件 周培源湍流理周培源湍流理论 建立脉建立脉动速度关速度关 联量方程求解量方程求解 湍流模式理湍流模式理论，在工程以，在工程以 及商及商业软件中广泛件中广泛应用。用。流体力学漫谈PPT课件 湍流中
6、的湍流中的 拟序序结构构 (2) 拟序序结构构有有结构构 无无结构构 流体力学漫谈PPT课件(3) 数数值模模拟 直接数直接数值模模拟(DNS)，限，限 于于简单流流场 模式理模式理论(无普适模式无普适模式) 大大涡模模拟(介于两者之介于两者之间)流体力学漫谈PPT课件(4) 非非线性性动力学方法力学方法 混沌理混沌理论 分叉理分叉理论 分数分数维流体力学漫谈PPT课件 (5) 流流动稳定性定性 独怜幽草涧边生，上有黄鹂深树鸣，独怜幽草涧边生，上有黄鹂深树鸣，春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横。春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横。流体力学漫谈PPT课件2. 非牛非牛顿流流 胶体、塑料、高分子聚合物胶体
7、、塑料、高分子聚合物粘粘非非弹性流体、粘度依性流体、粘度依赖时间、粘、粘弹性流体性流体应力和力和应变率具有复率具有复杂关系关系 流体力学漫谈PPT课件3. 微流体力学微流体力学宏宏观足足够小、微小、微观足足够大大Kn=分子自由程分子自由程 / 特征尺度特征尺度Kn0.001, N-S方程和无滑移方程和无滑移边条可用条可用0.001Kn0.1, N-S方程不可用；方程不可用；0.1Kn10，自由分子流。，自由分子流。流体力学漫谈PPT课件应用：微芯片、微机用：微芯片、微机电系系统特点：表面特点：表面积与体与体积之比大之比大壁面效壁面效应大，大，对流流传热率大率大问题：方程和：方程和边条的适用性条
8、的适用性扩散和混合散和混合规律，律，层流向湍流向湍流流转捩，流体性捩，流体性质如有无极如有无极性、性、PH值等等对流流动影响。影响。 流体力学漫谈PPT课件 微型微型换热器器 微微喷管管19微米微米 生物芯片生物芯片 静静态微混合器微混合器 流体力学漫谈PPT课件毛毛细管管电泳是重要分离技泳是重要分离技术，增加，增加通道通道长度可提高分离效果，常引度可提高分离效果，常引进弯道，弯道，负作用。改作用。改变壁面壁面电荷分布荷分布改改进前前改改进后后流体力学漫谈PPT课件4. 多相流体力学多相流体力学若气、液、固两相以上存在若气、液、固两相以上存在常常规颗粒粒(圆球、球、10微米以上微米以上量量级)
9、已有很多已有很多结果。超常果。超常规(非非圆球如球如圆柱、更小固粒柱、更小固粒)流体力学漫谈PPT课件(1)柱状固粒多相流柱状固粒多相流普遍：冰晶、普遍：冰晶、污染物、微生染物、微生物、谷物与胶囊、物、谷物与胶囊、纸浆、纤维复合材料成型、气复合材料成型、气纤等。等。难点：非各向同性，除空点：非各向同性，除空间分布，分布，还有取向分布。柱状有取向分布。柱状颗粒有粒有较大影响半径。大影响半径。流体力学漫谈PPT课件不同不同St数下固粒运数下固粒运动结果果St=0.01流体力学漫谈PPT课件St=1.0流体力学漫谈PPT课件柱状固粒的沉降柱状固粒的沉降流体力学漫谈PPT课件(2)纳米固粒多相流米固粒
10、多相流普遍：大气普遍：大气污染、呼吸道疾染、呼吸道疾病、病、药品、制冷、减阻品、制冷、减阻传热、食品食品饮料、催化、新能源、料、催化、新能源、制制备纳米米结构材料和器件。构材料和器件。难点：点：Van der Waals力、静力、静电力、布朗运力、布朗运动、固粒的、固粒的产生、凝生、凝结、聚并。、聚并。流体力学漫谈PPT课件Surface growthcoagulationcoalescencecoalescencebreakage主要物理化学主要物理化学过程程流体力学漫谈PPT课件主要研究手段主要研究手段 分子分子动力学模型力学模型(MD) 颗粒直径小于粒直径小于1 纳米米 颗粒粒动力学模型
11、力学模型 直径大于直径大于1 纳米米,小于小于10微米微米 拉格朗日或双流体模型拉格朗日或双流体模型 直径大于直径大于10微米微米流体力学漫谈PPT课件颗粒粒浓度度变化化 颜色代表色代表浓度，度，红色最高色最高流体力学漫谈PPT课件谢谢 谢谢 各位各位流体力学漫谈PPT课件o#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-
12、z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcO
13、gRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u
14、(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7Jb
15、MeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3EaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*
16、x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaL
17、dPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s
18、%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYu(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9Lc
19、OfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%
20、u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNf
21、QiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*
22、x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMeP
23、hTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w
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25、jVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C
26、4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRj
27、UmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2DKcOfRjUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$流体力学漫谈PPT课件
