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定常流是一個科技名詞。

漢字(拼音:hàn zì,注音符號:ㄏㄢˋ ㄗˋ),又稱中文[1]、中國字、方塊字,是漢語的記錄符號,屬於表意文字的詞素音節文字。世界上最古老的文字之一,已有六千多年的歷史。在形體上逐漸由圖形變為筆畫,象形變為象徵,複雜變為簡單;在造字原則上從表形、表意到形聲。除極個別漢字外(如瓩、兛、兣、呎、嗧等),都是一個漢字一個音節。 需要注意的是,日本、韓國、朝鮮、越南等國在歷史上都深受漢文化的影響,甚至其語文都存在借用漢語言文字的現象[2]

名詞解釋

定常流是指在流場中的任何一點處,如果流體微團流過時的流動參數——速度、壓力、溫度、密度等不隨時間變化的流動。

定常流(也稱恆定流)即流場中任一點的物理量(如速度、壓強、溫度、密度等)不隨時間改變的流動。在實際工程中,不少非定常流問題的運動要素隨時間變化非常緩慢,可視為定常流。許多實際情況中,流的速度剖面隨深度的變化也是緩慢的,例如,由長潮汐波的傳播所引起的純潮汐流即是如此。而且,一般認為,在海床以上1米處的水質點速度和加速度未受海床的影響,並將海床至該處的區域假設為邊界層。

受流體作用力

定常流(也稱恆定流)即流場中任一點的物理量(如速度、壓強、溫度、密度等)不隨時間改變的流動。在實際工程中,不少非定常流問題的運動要素隨時間變化非常緩慢,可視為定常流。許多實際情況中,流的速度剖面隨深度的變化也是緩慢的,例如,由長潮汐波的傳播所引起的純潮汐流即是如此。而且,一般認為,在海床以上1米處的水質點速度和加速度未受海床的影響,並將海床至該處的區域假設為邊界層。

當定常流經過靜止柱體時,對柱體產生作用力,包括阻力、慣性力和升力。同時,柱體也會反作用於流場,對流場產生一定影響。

阻力

當水流質點流經柱體時,流經柱體的速度會產生摩擦阻力和壓差阻力,合稱阻力,也叫速度力,摩擦阻力占總阻力的比例常不足5%。阻力方向與流速相同。當固定柱體與流速垂直時,通常認為所受流體阻力與流速的平方成正比。

慣性力

慣性力只有一個表達式,但事實上,可認為慣性力是由兩部分組成的。一部分純粹由流場中的壓力梯度造成。壓力梯度由場內流體的加速流動產生,並且,因圓柱特徵尺度小,故認為此時流體的流動不受柱體存在的影響,也就是說,在考慮流體運動時,認為柱體不存在。壓力梯度在圓柱直徑的尺度範圍內可合理地看作常數,它對流場中的圓柱體施加一個力,該力在數值上等於圓柱體所排開的流體質量與流體加速度的乘積,即由單位長度圓柱體所受慣性力第一部分。

慣性力的第二部分是圓柱體誘導的附加質量力。事實上,當我們假定流場未被圓柱體擾動時,等於假定了有流體流經圓柱體壁面。這在物理上是不現實的。因此,圓柱體必須能建立一個壓力場,它產生的流體速度在圓柱壁面上能恰好抵消流動產生的法向速度。尋找這一附加壓力場問題等價於圓柱體以一定加速度運動的流體動力問題。這樣,總的來說將沒有流體質點穿透圓柱體壁面。

升力

當流體接近圓柱形柱體的前緣時,因受阻而壓力增加,這一增高的壓力使圍繞柱體表面的邊界層(普朗特在1904年的國際數學家大會上提出,流體粘性的影響主要表現在壁面附近的薄層里,一般為1 Omm左右,壁面遠處的流體可視為理想流體,粘性影響可忽略不計)沿兩側向下游發展。但當雷諾數Re較高時,這一壓力不足以使邊界層擴展到圓柱體背後一面,而在結構斷面寬度最大點附近產生分離點(即表面速度由正到負的轉折點)。在分離點後,因反向壓力梯度,導致流體沿柱體表面產生回流,邊界層在分離點脫離結構表面,並形成向下游延展的自由剪切層,兩剪切層之間即為回流區。在剪切層範圍內,由於接近自由流區的外側部分,流速大於內側,所以流體便發生旋轉,有形成漩渦的趨勢。漩渦在柱體上下兩側交替產生並瀉入尾流,在圓柱體後面尾流區形成著名的Karman渦街,它一直伸展到下游約80倍圓柱直徑遠才瓦解。

參考文獻