微纳尺度流动与界面流动专题序

<正>微纳尺度流动与界面流动是流体力学的重要分支学科^[1],其中微纳尺度流动关注微米、亚微米乃至纳米尺度下流体运动及物质输运规律,界面流动关注不同流体或流固界面之间的相互作用及流动规律.随着微流控芯片和微纳机电系统的发展,微纳尺度流动与界面流动已成为流体力学学科的重要前沿领域,并且涉及了流体力学与生命科学、材料科学、医疗健康、能源环境、先进制造等多学科领域的交叉融合.     

环境流体力学 (上)

1.本文讨论了环境流体力学的一般领域和这个研究课题的应用。2.在理论、计算、物理模拟和现场研究方面,评述了大气和海洋中流体流动的一些问题。因为它们对于环境问题实际上很重要。例如在表面层、混合层、空气流过粗糙度不断变化的表面和流体流过沙波或海湾岩床等情况下出现的分层效应。3.也讨论了人类活动和环境的相互作用产生的一些流体力学问题。例如作用在建筑物上的定常流动、振荡流动和旋涡流动的流体力(简略涉及波能);障碍物的绕流和下游流动(包括高层建筑物附近风对人的影响);空气中(包括稠密气体的影响)和水道中(也括“热”污染)污染物的扩散。      

自然地引出流函数

自然地引出流函数翟大熙（华中理工大学，武汉４３００７４）对于不可压缩流体的平面流动和轴对称流动可以分别地引进拉格朗日流函数和斯托克斯流函数。在现行的流体力学教材中，一般都根据具体坐标系中的连续性方程的形式指出，如果存在（或者说可以引进，但为什么可以则...     

自然地引出流函数

自然地引出流函数翟大熙（华中理工大学，武汉４３００７４）对于不可压缩流体的平面流动和轴对称流动可以分别地引进拉格朗日流函数和斯托克斯流函数。在现行的流体力学教材中，一般都根据具体坐标系中的连续性方程的形式指出，如果存在（或者说可以引进，但为什么可以则...     

流体在混流式透平中流动的计算

流体在輻流式及軸流式透平中流动的計算問題目前已获得广泛的发展。許多研究工作已提供了一些有效的一般計算方法。其所以有很大发展的原因乃是本問題可以用二維水动力学来处理之故。 流体在混流式透平中流动的研究还不充分,还沒能得到充分发展的主要原因在于这     

微流控器件中的多相流动

微流控技术及微流控器件是近年来发展迅速的多学科交叉研究领域,相比于传统方法,微流控技术能够实现对微量多相流体的精准操控,可应用于化学分析、先进材料合成、蛋白质结晶、单细胞培育及检测、信息处理等领域。该文回顾微流控器件中的多相流动现象,概述其所涉及的流体力学机理,阐述实现多相微流控的各种方法,并分析多相微流控技术的应用现状及面临的挑战,最后总结针对多相微流动问题的数值模拟方法和实验测量技术,展望多相微流控器件的研究方向及应用前景。     

微流控器件中的多相流动

微流控技术及微流控器件是近年来发展迅速的多学科交叉研究领域.相比于传统方法, 微流控技术能够实现对微量多相流体的精准操控, 可应用于化学分析、先进材料合成、蛋白质结晶、单细胞培育及检测、信息处理等领域. 该文回顾微流控器件中的多相流动现象, 概述其所涉及的流体力学机理,阐述实现多相微流控的各种方法, 并分析多相微流控技术的应用现状及面临的挑战, 最后总结针对多相微流动问题的数值模拟方法和实验测量技术, 展望多相微流控器件的研究方向及应用前景.      

带轴向流的二相对旋转锥形杯之间流体流动的边界摄动解

本文研究了带轴向流的二相对旋转锥形杯之间流体流动。该流动受一非线性纳维-斯托克斯方程控制,因此要获得该流动的精确解是一个十分困难的流体力学问题。但在小锥角条件下,采用摄动理论的边界摄动方法,我们获得了该流动的渐近分析解。     

流体力学新进展——————第五届国际流体力学会议概况

介绍了第五届国际流体力学会议(Proceedings of the 5thInternational Conference on Fluid Mechanics, 2007年8月15$\sim$19日, 上海)的基本情况.大会报告涉及生物流体力学、湍流与流动控制、超声速流动、超空泡减阻、破碎波与海岸泥沙输运等当前流体力学前沿领域的研究进展;按流体力学学科分支总结了本次会议分会场交流论文的基本情况,阐述了若干学科分支方向的研究进展.      

流谱实验装置及显示技术

引言流谱显示是实验流体力学中许多有用的工具之一。所谓流谱就是流体流动的物理图案。如果一个物理过程能够用肉限或借助其他方法观察到它的图案,总是有助于更加深刻了解这一物理过程。例如,你如能想象出流体在渠道中或绕一障碍物流动的流体动力学过程,而又能观察到稳定的或随时间变化的流动图案,那么你就能得到一个真实的完整的流动发展概念和流动全貌。流谱显示不同于其他实验方法就在于:它可以提供直接观察(目视)的流动状况。多数流体      

粒子图像测速实验在离心泵流体力学教学中的应用及实例展示

离心泵是流体力学理论最为典型的应用,很多流体力学教材都将离心泵列为重要章节.离心泵输送单一介质时内部流体是圆周运动和相对运动的复合运动,输送固液两相时还会存在两相速度差,可见其内部流动非常复杂.如果将这些复杂的流体运动可视化,让学生看到这种流动现象,将会成为理论教学非常好的补充,加强学生对课堂知识的理解和巩固.为了将内...     

物理增强的流场深度学习建模与模拟方法

流体运动理论上可用Navier?Stokes方程描述, 但由于对流项带来的非线性, 仅在少数情况可求得方程解析解. 对于复杂工程流动问题, 数值模拟难以高效精准计算高雷诺数流场, 实验或现场测量难以获得流场丰富细节. 近年来, 人工智能技术快速发展, 深度学习等数据驱动技术可利用灵活网络结构, 借助高效优化算法, 获得对高维、非线性问题的强大逼近能力, 为研究流体力学计算方法带来新机遇. 有别于传统图像识别、自然语言处理等典型人工智能任务, 深度学习模型预测的流场需满足流体物理规律, 如Navier?Stokes方程、典型能谱等. 近期, 物理增强的流场深度学习建模与模拟方法快速发展, 正逐渐成为流体力学全新研究范式: 根据流体物理规律选取网络输入特征或设计网络架构的方法称为物理启发的深度学习方法, 直接将流体物理规律显式融入网络损失函数或网络架构的方法称为物理融合的深度学习方法. 研究内容涵盖流体力学降阶模型、流动控制方程求解领域.      

射流技术的现况

射流技术在近十年来的发展,一方面表现于大量的应用,同时还表现于以下几个方面。1.射流元件射流元件是控制线路中的基本单元,基本上分为比例式和数字式两大类,多属利用附壁效应、动量交换、紊流流动、剥离和渦流五类不同      

化学流体力学简介

化学流体力学是指有化学反应发生的流体力学。是研究单相或多相流体流动时,流体内部的动量传递,热量传递,质量传递以及化学反应过程之间的基本规律的学科。了解和发展这门学科,可深入探讨发动机和工业      

Flow focusing and jet instability

流动聚焦是一种有效的微细射流产生方法,其原理可以描述为从毛细管流出的流体由另一种高速运动的流体驱动,经小孔聚焦后形成稳定的锥–射流结构,射流因不稳定性破碎成单分散的液滴.自从1998年流动聚焦被提出以来,陆续发展了单轴流动聚焦、电流动聚焦、复合流动聚焦和微流控流动聚焦等毛细流动技术.这些技术稳定、易操作、没有苛刻的环境条件的要求,能够制备单分散性较好的微纳米量级的液滴、颗粒和胶囊,在科学研究和实际应用中具有重要价值.流动聚焦涉及了多尺度、多界面和多场耦合的复杂流体力学问题,其中稳定的锥形是形成稳定射流的先决条件,过程参数是影响射流界面扰动发展的关键因素,而射流不稳定性分析是揭示射流破碎的最主要理论工具.该文回顾了近二十年来不同结构流动聚焦的研究进展,概述这些技术涉及的过程控制、流动模式、尺度律和不稳定性分析等关键力学问题,总结射流不稳定性的研究方法和已取得的成果,最后展望流动聚焦的研究方向和应用前景.     

流动聚焦及射流不稳定性

流动聚焦是一种有效的微细射流产生方法,其原理可以描述为从毛细管流出的流体由另一种高速运动的流体驱动,经小孔聚焦后形成稳定的锥–射流结构,射流因不稳定性破碎成单分散的液滴.自从1998年流动聚焦被提出以来,陆续发展了单轴流动聚焦、电流动聚焦、复合流动聚焦和微流控流动聚焦等毛细流动技术.这些技术稳定、易操作、没有苛刻的环境条件的要求,能够制备单分散性较好的微纳米量级的液滴、颗粒和胶囊,在科学研究和实际应用中具有重要价值.流动聚焦涉及了多尺度、多界面和多场耦合的复杂流体力学问题,其中稳定的锥形是形成稳定射流的先决条件,过程参数是影响射流界面扰动发展的关键因素,而射流不稳定性分析是揭示射流破碎的最主要理论工具.该文回顾了近二十年来不同结构流动聚焦的研究进展,概述这些技术涉及的过程控制、流动模式、尺度律和不稳定性分析等关键力学问题,总结射流不稳定性的研究方法和已取得的成果,最后展望流动聚焦的研究方向和应用前景.     

流动聚焦及射流不稳定性

流动聚焦是一种有效的微细射流产生方法,其原理可以描述为从毛细管流出的流体由另一种高速运动的流体驱动,经小孔聚焦后形成稳定的锥-射流结构,射流因不稳定性破碎成单分散的液滴.自从1998年流动聚焦被提出以来,陆续发展了单轴流动聚焦、电流动聚焦、复合流动聚焦和微流控流动聚焦等毛细流动技术.这些技术稳定、易操作、没有苛刻的环境条件的要求,能够制备单分散性较好的微纳米量级的液滴、颗粒和胶囊,在科学研究和实际应用中具有重要价值.流动聚焦涉及了多尺度、多界面和多场耦合的复杂流体力学问题,其中稳定的锥形是形成稳定射流的先决条件,过程参数是影响射流界面扰动发展的关键因素,而射流不稳定性分析是揭示射流破碎的最主要理论工具.该文回顾了近二十年来不同结构流动聚焦的研究进展,概述这些技术涉及的过程控制、流动模式、尺度律和不稳定性分析等关键力学问题,总结射流不稳定性的研究方法和已取得的成果,最后展望流动聚焦的研究方向和应用前景.     

伯努利方程对流体力学理论建立的历史贡献

著名的理想流体定常流动的能量方程即伯努利方程,自建立以来在流体力学领域中贡献卓著。本文依据伯努利方程的建立内涵,阐述了其在流体静力学、定常孔口出流、皮托管测速、文丘里管流量和翼型绕流等具体流动中的成功应用。同时,进一步说明了由伯努利方程建立提出的局部跟随流体质点的建模思想,被欧拉概括为描述流体运动的流场法,是建立欧拉方程组和N–S方程组的基本依据,也为后来湍流理论、边界层理论、气动噪声等理论的建立奠定了基础。     

THE HISTORICAL CONTRIBUTION OF BERNOULLI'S EQUATION TO THE ESTABLISHMENT OF FLUID MECHANICS THEORY

著名的理想流体定常流动的能量方程即伯努利方程,自建立以来在流体力学领域中贡献卓著。本文依据伯努利方程的建立内涵,阐述了其在流体静力学、定常孔口出流、皮托管测速、文丘里管流量和翼型绕流等具体流动中的成功应用。同时,进一步说明了由伯努利方程建立提出的局部跟随流体质点的建模思想,被欧拉概括为描述流体运动的流场法,是建立欧拉方程组和N-S方程组的基本依据,也为后来湍流理论、边界层理论、气动噪声等理论的建立奠定了基础。     

第一、二届国际降阻会议简介

【摘　要】<正> 六十年代开展起来的流体降阻研究目前已获得蓬勃的发展。已开过多次国际会议,例如,一九七四年五月由法国国立科学研究中心在布雷斯特组织的高分子与润滑会议,一九七四年九月由英国水力学研究协会在英国剑桥组织的第一届国际降阻会议,一九七六年六月在美国华盛顿召开国际理论和应用力学协会湍流结构与降阻专题会议,一九七七年九月在剑桥组织的第二届国际降阻会议,均以流体降阻为中心议题。水文介绍一九七四年及一九七七年第一、第二届国际降阻会议。