试论静力学在流体力学课程中的地位

从材料的本构方程和基本运动方程出发, 比较了静力学在弹性力学和流体力学中的 地位. 与弹性静力学在弹性力学中占有重要地位不同, 流体静力学在流体力学中仅处 于次要地位, 它不是流体动力学的基础, 而只是一个特例. 确立这种观点有助于提高对流体 力学学科特点的认识, 提高流体力学教学质量.     

封面图片说明

正图示为基于无网格方法,采用AUFS格式模拟得到NACA0012翼型在马赫数Ma=0.8,攻角α=1.25°条件下的压力云图.无网格方法是近十几年才受到计算流体力学领域内大量学者关注和研究的数值方法,该方法采用一系列节点离散流场,通过构建点云求解微分形式的控制方程,无需构造网格,因而对复杂外形具有更强的适应性,流场中布点过程亦较为简洁     

积分形式下三维粘弹性体的单轴响应

三维粘弹性体的单轴响应多用微分形式给出,本文旨在通过积分方程导出,其结论具有一般性.     

用微元六面体推导流体力学基本方程时参考点的选择

用微元六面体证明流体力学基本方程是流体力学教学的基本内容,也是学生需要培养的思维方式.有些流体力学教科书中在用微元六面体推导流体力学方程时,由于参考点的选取不恰当,对推导过程的解释有的不清晰,有的有错误,不利于学生准确理解和掌握这个基本方法.本文对微元上物理量的分布进行了探讨与分析,指出参考点的选取对于正确推导流体力学方程的意义,并分析了为什么参考点选错了也能推导出正确结论的原因.     

火箭运动方程中的附加力和附加力矩

本文应用场论中的奥氏定理及流体力学中的迁移定理,导出一种计算火箭运动方程中各附加力和附加力矩的实用公式．     

流体力学在选矿中的应用

分析了一些典型的选矿设备中流体的运动,阐述了流体力学对选矿发展的重要性,说明了选矿中流体力学的特点及选矿中面临的流体力学问题.     

雷诺数的物理意义不容质疑

<正> 从动力相似的角度引出雷诺数的一个物理解释Re～惯性力/粘性力 (1)多少年来,它有助于流体力学工作者了解不同雷诺数范围内的流动特性,并在动力相似的概念指导下,建立与运动方程相应的近似表达式,解决了精确方程无法求解的问题,正因为如此.中外的流体力学类的书中大都没有忘记提及,雷诺数的物理意义是惯性力与粘性力之比.本刊一九八九年第五期发表了“关于雷诺数物理意义的质疑”一文,笔者认为并非雷诺数物理意义的解     

Lagrange第二类方程教学札记

为省略文字,以下简称之为Lagrange方程;文中符号如为教科书上所普遍使用的,则不另作说明.1.方程的特点D'Alembert-Lagrange 原理(即动力学普遍方程)为整个分析动力学的发展奠定了理论基础.Lagrange 方程就是由这个微分形式的变分原理推演得到的.以彼此独立的广义坐标为参变量,从统一的能量...     

经典流体的计算机模拟试验--蒙特卡洛法和分子动力学法

物质是由分子、原子组成的。尽管我们往往在不考虑分子、原子的微观运动情况下,照样可以把握物质的宏观运动。如流体力学的基本方程,虽然不涉及流体本身是由什么组成,但我们仍然可以成功地运用它去解决实际问题。但最终要深刻认识宏观规律或进一步发现新规律,从物质的微观结构出发去探求其宏观运动规律,无疑是一个根本性的重要途径。正是由于这个原因,《流体力学年鉴》的主编在1980年特约G.E.Uhlenbeck写了一篇文章,专门论述了流体力学与统计物理学间的关系。然而,从微观角度研究物质 ...     

列车荷载作用下轨道和地基的动响应分析

分析了列车运动荷载引起的应力波在轨道结构和周围地基中的传播,用动力子结构方法求解了铁路轨道和多层地基的相互作用问题,特别是在模型中考虑了轨枕离散支撑的作用.研究的对象结构包括列车运动荷载和受轨枕支撑的钢轨,以及下面的无限分层黏弹性地基.通过傅里叶变换求解微分形式的支配方程,得到了在频域和波数领域中的钢轨以及周围地基的振动准解析解,而响应时程则通过傅里叶逆变换得到.利用结果可以评估高速铁路列车运行时产生的轨道与周围地基的振动强度;同时提出了一种直观的方法来确定轨道与地基中产生共振时列车运行的临界速度.     

激光与材料相互作用研究中的气体物理学

强激光辐照材料时,烧蚀蒸气吸收部分或全部激光辐射,成为部分离化等离子体.它的传播称为激光支持的吸收波(LSAW).LSAW屏蔽入射激光,同时发射易被材料表面吸收的短波长辐射.研究这些过程,可用辐射流体力学描述蒸气的运动。为了求解辐射流体力学方程,必须利用气体物理力学方法,算出蒸气的状态方程和不透明度.本文对涉及的一些气体物理力学问题,进行了概略介绍.     

激光与材料相互作用研究中的气体物理学

强激光辐照材料时,烧蚀蒸气吸收部分或全部激光辐射,成为部分离化等离子体.它的传播称为激光支持的吸收波(LSAW).LSAW屏蔽入射激光,同时发射易被材料表面吸收的短波长辐射.研究这些过程,可用辐射流体力学描述蒸气的运动。为了求解辐射流体力学方程,必须利用气体物理力学方法,算出蒸气的状态方程和不透明度.本文对涉及的一些气体物理力学问题,进行了概略介绍.      

把物理思想注入于数学之中-- 以黏性流体力学的Navier-Stokes 方程的求解为例,谈剑桥大学G.K.Batchelor教授的一个学术思想

本文指出有3条途径可以把物理思想注入于数学之中, 来化解数学难点从而求解: (1)引入适当的物理模型; (2)引入各种近似; (3)引入各种变换. 本文还以黏性流体力学为例, 说明近200年来历代流体力学家是如何运用上述3种办法来求解著名的描述黏性流体运动的Navier-Stokes方程, 使破解此难题的工作逐步推向前进并取得各自的成功.     

相对论流体力学和经典流体力学之间的一种相似性

对一些极重要的天体物理现象,有必要从相对论流体力学角度进行研究;例如河外射电双源天鹅座x-1的形成机制以及79年刚刚发现的一种新型相对论性天体SS 433,其中发生高达每秒数万公里的高速运动等。 本文从理论方面,在狭义相对论范围内研究了理想流体的平面无旋运动。通过一些变换,可将相对论流体力学中的控制方程化成跟经典气动力学中相应公式相同的形式。 通过这种比拟,有可能充分利用经典力学中的丰硕成果以解决相对论流体力学中的有关问题。     

可渗透圆柱壳流固耦合问题的流场与内力分析

在弹性薄壳的非线性理论和流体力学基本方程的基础上,研究了可渗透圆柱壳的流固耦合问题.假定壳体具有均布孔隙且孔的面积很小,不考虑其阻力,忽略对弯曲刚度和壳体腔内流体微小运动影响,应用相容欧拉--拉格朗日法建立了带孔的圆柱壳在流体中相互作用的基本方程.通过具体算例求解,给出了流场速度与压力的变化、圆柱壳的变形及内力分布,并对相关参数进行了讨论.     

二维Nonlocal线弹性理论的变分原理与对偶方程

基于Eringen提出的Nonlocal线弹性理论的微分形式本构关系,导出了相应的能量密度表达式,进而得到二维Nonlocal线弹性理论的变分原理.利用变分原理导出了对偶平衡方程和相应的边界条件.进而给出了非局部动力问题的Lagrange函数,并引入对偶变量和Hamilton函数,得到了对偶体系下的变分方程.在Hamilton体系下,通过变分得到了二维Nonlocal线弹性理论的对偶平衡方程和相应的边界条件.     

第二届全国"三流"学术会议非牛顿流体力学论文介绍

非牛顿流体力学是流体力学中的一个新领域,它在国民经济,尤其是在化学工业中获得广泛应用。1982年4月举行的第二届全国多相流体力学、非牛顿流体力学、物理-化学流体力学(简称"三流")学术会议上,收到这方面的论文有十七篇。分别介绍如下: 本构方程是非牛顿流体动力学的基础理论。陈文芳在"非牛顿流体的一些本构方程"一文中综述各向同性的不可压缩流体的各种本构方程,包括非弹性液体、...     

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.      

计算流体力学是一种工程工具吗?

引言理论流体力学的基础,是描述流体运动物理性质的一组守恒方程。这些方程有:(1)质量守恒;(2)F=ma(牛顿第二定律);(3)能量守恒。这些方程也描述整个空间和时间内流体的压力、温度、密度、速度等的变化。它们的最...     

工程流体力学关于沿程阻力的教学探讨

针对工程流体力学中沿程阻力知识点的教授,将与其相关的连续性方程、伯努利方程、动量方程、牛顿内摩擦定律、量纲分析、雷诺实验、尼古拉兹实验以及沿程阻力的应用等知识点有机地串联在一起,并传递了"理论推演-量纲分析-实验研究-实例应用"的工程流体力学经典研究方法,构建了以沿程阻力为核心的知识体系,以期为学生学习和教师讲授提供帮助.