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流體的力學(xué)特性范文第1篇

【關(guān)鍵詞】人才培養(yǎng)模式 高層次人才 教學(xué)改革 轉(zhuǎn)型

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）31-0233-01

一、引言

流體力學(xué)是一門基礎(chǔ)性很強(qiáng)和應(yīng)用性很廣的學(xué)科，它涵蓋自然科學(xué)的諸多領(lǐng)域。我校于1980年獲得流體力學(xué)學(xué)科碩士授予權(quán)，是全軍最早的流體力學(xué)碩士點(diǎn)，具有深厚的歷史積淀和成果積累，承擔(dān)了我校氣象學(xué)、海洋學(xué)和環(huán)境工程等專業(yè)流體力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)培訓(xùn)任務(wù)，和流體力學(xué)碩士生的培養(yǎng)任務(wù)。經(jīng)過(guò)30多年的建設(shè)與發(fā)展，根據(jù)部隊(duì)人才崗位需要，在人才培養(yǎng)中融合了大氣、海洋、軍事等多學(xué)科理論體系，具備了明顯區(qū)別于國(guó)內(nèi)流體力學(xué)學(xué)科的特色和優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際或國(guó)內(nèi)流體力學(xué)領(lǐng)域具有較大影響力。隨著軍隊(duì)綜合性大學(xué)訓(xùn)練任務(wù)和人才培養(yǎng)模式的根本轉(zhuǎn)型，流體力學(xué)作為基礎(chǔ)性突出、作用面廣、應(yīng)用性強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，對(duì)于培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)高素質(zhì)新型軍事人才的重要性也日益突出。

二、軍隊(duì)轉(zhuǎn)型條件下基礎(chǔ)學(xué)科如何求發(fā)展

在軍隊(duì)改革的關(guān)鍵時(shí)期，我校傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式也面臨著適應(yīng)新的轉(zhuǎn)變，教學(xué)方法也不斷創(chuàng)新[1]，探索有特色的流體力學(xué)人才培養(yǎng)新模式，對(duì)于提高學(xué)科的自身建設(shè)和促進(jìn)人才培養(yǎng)，都具有十分重要的意義。

1.創(chuàng)新教學(xué)理念，注重信息化手段的應(yīng)用。我們針對(duì)流體力學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，在人才培養(yǎng)上提出的教學(xué)思路是：強(qiáng)化理論基礎(chǔ)，注重專業(yè)應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際，達(dá)到學(xué)研結(jié)合的目標(biāo)[2]。流體力學(xué)的特點(diǎn)是概念多、邏輯性強(qiáng)、理論上較難理解，但流體力學(xué)的很多現(xiàn)象卻與生活和生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)。在講授的過(guò)程中要理論聯(lián)系實(shí)際，同時(shí)將生活中的例子和他們熟悉的概念引入流體力學(xué)課堂，利用生活中的流體力學(xué)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思考。我們以流體力學(xué)學(xué)科專業(yè)網(wǎng)站為平臺(tái)，建立并正在完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，包括教學(xué)公告、課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)計(jì)劃、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)重點(diǎn)、參考資料和一系列微課等信息資源，學(xué)生可以在該網(wǎng)站上了解流體力學(xué)最新研究動(dòng)向和研究熱點(diǎn)問(wèn)題，作為知識(shí)的拓展和延伸。同時(shí)擬進(jìn)一步完善和學(xué)生討論交流的相關(guān)板塊，給學(xué)生營(yíng)造一個(gè)全方位、直觀的信息空間。教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完美結(jié)合是現(xiàn)代信息社會(huì)中教學(xué)手段的根本性改革。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教與學(xué)的互動(dòng)，不受空間和時(shí)間的限制，是一種社會(huì)性、全民性的學(xué)習(xí)形式，為加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了現(xiàn)實(shí)可能。

2.教學(xué)方法改革，完善考核評(píng)價(jià)體系。借鑒國(guó)內(nèi)外高水平院校在流體力學(xué)研究生課程教學(xué)上的先進(jìn)做法和成功經(jīng)驗(yàn)，以“學(xué)為主體”的教學(xué)理念指導(dǎo)教學(xué)方法改革，采用“小班化”教學(xué)模式，貫穿啟發(fā)式、研討式、研究式的教學(xué)方法，因材施教。在授課過(guò)程中一方面強(qiáng)化基礎(chǔ)理論的教學(xué)，打牢基礎(chǔ)；一方面滲透實(shí)踐的環(huán)節(jié)、前沿的要求、方法的意識(shí)。完善考核評(píng)價(jià)體系，改變傳統(tǒng)的單一題目解答的課程作業(yè)形式，布置計(jì)算模擬和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等相關(guān)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)學(xué)研結(jié)合。建立課程筆試和日常考核相結(jié)合的考核機(jī)制，注重過(guò)程考核，綜合評(píng)定成績(jī)。筆試成績(jī)屬于總結(jié)性評(píng)價(jià)，又稱事后評(píng)價(jià)，信息來(lái)源是課程結(jié)束后的考試，主要功能是對(duì)教學(xué)質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。日?？己藢儆谛纬尚栽u(píng)價(jià)，這是一種發(fā)展性評(píng)價(jià)，注重對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的關(guān)注，以及評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)教學(xué)的反饋，信息來(lái)源主要是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)、參與和動(dòng)手能力的考核。對(duì)教學(xué)內(nèi)容、組織形式、考核方法、任務(wù)設(shè)計(jì)等課程教學(xué)模式實(shí)施整體改革，提高學(xué)員的科學(xué)素質(zhì)和學(xué)習(xí)能力。

3.優(yōu)化研究方向，緊貼部隊(duì)需求。學(xué)科建設(shè)與研究生教育是研究型大學(xué)建設(shè)的重要任務(wù)，二者相輔相成[3]。依托流體力學(xué)學(xué)科，在前期的幾個(gè)研究方向的基礎(chǔ)上，我們緊貼部隊(duì)的需求和發(fā)展，凝練和優(yōu)化了幾個(gè)具有鮮明的軍事特色和優(yōu)勢(shì)的學(xué)科方向，形成了艦潛分層流體動(dòng)力學(xué)與海洋環(huán)境適應(yīng)性研究、湍流機(jī)理及數(shù)值模擬研究等穩(wěn)定的特色研究方向。建成了軍內(nèi)領(lǐng)先國(guó)內(nèi)先進(jìn)的現(xiàn)代流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，具有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)，成為我軍新型軍事人才培養(yǎng)和高水平科技創(chuàng)新的重要實(shí)踐基地。

4.探索教學(xué)、科研和部隊(duì)實(shí)踐相結(jié)合的培養(yǎng)模式。近幾年，我們一直在思考基礎(chǔ)學(xué)科如何在軍校改革的中求機(jī)遇、促發(fā)展，如何發(fā)揮大作用。近兩年我們制定了體現(xiàn)流體力學(xué)學(xué)科特色的最新研究生人才培養(yǎng)方案、包含專業(yè)課程標(biāo)準(zhǔn)12門和教學(xué)實(shí)施計(jì)劃；以流體力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)踐平臺(tái)為依托，開(kāi)展研究生課程的實(shí)踐教學(xué)，激發(fā)研究生的自主創(chuàng)新意識(shí)；大力加強(qiáng)研究生課程和教材建設(shè)，完成《高等流體力學(xué)》研究生教材編寫等工作。

在研究生培養(yǎng)計(jì)劃中，要求研究生學(xué)員參加導(dǎo)師的科研項(xiàng)目和參加輔導(dǎo)授課等實(shí)踐活動(dòng)。近幾年來(lái)，本學(xué)科培養(yǎng)的研究生學(xué)員都參與了導(dǎo)師的科研項(xiàng)目，部分學(xué)員還參與了教材編寫工作。部分研究生還參加了南海海區(qū)海洋調(diào)查任務(wù)，緊貼部隊(duì)需求，為以后盡快融入部隊(duì)適應(yīng)崗位需要打下基礎(chǔ)。我們還積極與國(guó)內(nèi)外高水平院校或科研院所聯(lián)合培養(yǎng)研究生，為部隊(duì)培養(yǎng)了許多適應(yīng)一線崗位任職需求的高質(zhì)量人才，在研究生創(chuàng)新實(shí)踐能力方面取得了突出的成績(jī)。畢業(yè)的研究生綜合素質(zhì)高，創(chuàng)新能力突出，適應(yīng)部隊(duì)能力強(qiáng)。

三、結(jié)論

研究生的培養(yǎng)是一個(gè)學(xué)科點(diǎn)生存和發(fā)展的基石，我校流體力學(xué)學(xué)科在研究生教育方面有著多年的經(jīng)驗(yàn)，前幾輩的老教授和專家為研究生的人才培養(yǎng)付出了畢生的心血，促進(jìn)了基礎(chǔ)學(xué)科的內(nèi)涵建設(shè)，使科研層次上臺(tái)階、學(xué)科隊(duì)伍創(chuàng)新能力增強(qiáng)、教學(xué)成果有效轉(zhuǎn)化、學(xué)科文化精神得到傳承。在軍隊(duì)院校人才戰(zhàn)略工程轉(zhuǎn)型的新形式下，我校傳統(tǒng)的流體力學(xué)人才培養(yǎng)模式必須面臨著適應(yīng)新轉(zhuǎn)變的改革，探索具有理工大學(xué)特色的流體力學(xué)人才培養(yǎng)新模式，不僅對(duì)于提高學(xué)科的自身建設(shè)，而且對(duì)于促進(jìn)學(xué)科在軍事科技創(chuàng)新和培養(yǎng)高質(zhì)量符合當(dāng)前軍事斗爭(zhēng)需要人才方面，都具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉全忠，王洪杰，宮汝志：關(guān)于工程流體力學(xué)課程教學(xué)改革的探討，《教育教學(xué)論壇》，2014年第1期：41-42.

[2]關(guān)暉，魏崗，曾文華：軍隊(duì)院校流體力學(xué)“小班化”教學(xué)模式改革的探索與總結(jié)，《南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)》（社會(huì)科學(xué)版）2015年6月，Vol.17（1）：116-119.

[3]齊昌政，郝書會(huì)，趙弘，汪志明：論學(xué)科建設(shè)與研究生教育的協(xié)調(diào)發(fā)展，《研究生教育研究》， 2014年第3期：66-70.

流體的力學(xué)特性范文第2篇

千百年來(lái)，流體力學(xué)以其廣泛的適用性形成了獨(dú)有的科技魅力，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，在一代又一代流體力學(xué)研究者的努力下，流體力學(xué)的世界也越發(fā)精彩。

執(zhí)著之樹(shù)必結(jié)黃金之果

邵傳平，中國(guó)計(jì)量學(xué)院流體檢測(cè)與仿真研究所研究員，多年來(lái)，由他負(fù)責(zé)的課題組主要從事鈍體旋渦脫落流動(dòng)控制研究。

所謂鈍體旋渦脫落流動(dòng)是指：當(dāng)流體以一定速度流過(guò)固定的鈍物體，如風(fēng)掠過(guò)橋梁、電視塔、電廠冷卻塔、高樓等等固體時(shí)，會(huì)在物體兩側(cè)交替地產(chǎn)生旋渦脫落，旋渦的交替脫落使物體表面的流體壓力發(fā)生周期性變化，從而產(chǎn)生作用于物體的交變力。當(dāng)流體動(dòng)力的變化頻率與物體結(jié)構(gòu)的固有頻率接近時(shí)，會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)遭到破壞，除此之外，旋渦脫落還會(huì)增大流體阻力，產(chǎn)生噪音。

那么，該如何消減旋渦脫落造成的負(fù)面影響呢？這既是海洋、土木、水利、電力、航空等領(lǐng)域關(guān)注的問(wèn)題，也是邵傳平及其課題組一直致力于研究的對(duì)象。

自1998年以來(lái)，邵傳平課題組先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“法拉第波與鈍體尾流穩(wěn)定性研究”，“渦激振動(dòng)控制與減阻減振”、“尾流控制機(jī)理與方法研究”，“流向振蕩柱體尾流不穩(wěn)定性的控制”等的研究，取得了一連串的科研成果。

在靜止鈍體旋渦脫落抑制方面，自1930年代以來(lái)，人們針對(duì)不同的工程問(wèn)題，提出了不少控制方法，但是這些方法都有局限性，應(yīng)用范圍小。在1990年，Strykowski-Sreenivasan提出在二維鈍體下游一定位置放置一個(gè)很小的圓柱，可以抑制鈍體后面的旋渦脫落，有很好的減阻和減振效果。雖然在當(dāng)時(shí)，這個(gè)四兩撥千斤的方法在業(yè)界掀起了波瀾，但是很快，就有研究表明這種方法只有在很低雷諾數(shù)（低于一百）流動(dòng)情況下有效，在工程中缺少應(yīng)用價(jià)值。

邵傳平課題組的研究有望彌補(bǔ)這一不足，他們經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，選擇用小窄條作為控制件，取代小圓柱，對(duì)圓柱及方柱、板（各種攻角）等鈍體的旋渦脫落進(jìn)行抑制實(shí)驗(yàn)，證明在雷諾數(shù)高至十萬(wàn)時(shí)對(duì)所有這些鈍體都有很好的抑制效果，并對(duì)每種鈍體流動(dòng)情況找出了有效抑制的控制件位置區(qū)域，以便于工程應(yīng)用。

在強(qiáng)迫振蕩柱體繞流的旋渦脫落抑制方面，邵傳平課題組在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)研究先例的情況下，另辟蹊徑，分別采用窄條方法、尾部噴射方法和隔離板方法對(duì)高雷諾數(shù)流向振動(dòng)柱體尾流進(jìn)行抑制研究，取得重要進(jìn)展。研究表明，尾部噴射對(duì)非鎖頻和每種鎖頻旋渦都有抑制效果，找出了每種旋渦的有效噴射速度范圍;窄條對(duì)非鎖頻和兩種鎖頻旋渦具有抑制效果，最高可減阻30%，減小脈動(dòng)升力60%以上，找出了各種旋渦脫落下窄條的有效位置區(qū);而隔離板方法對(duì)非鎖頻和一種鎖頻旋渦有效果，找出了隔離板的有效位置區(qū)。

旋渦抑制機(jī)理與旋渦脫落生成理論密切相關(guān)。國(guó)際上關(guān)于靜止鈍體旋渦脫落的生成，經(jīng)歷了背壓吸引論，到剪切層相互作用論，再到絕對(duì)不穩(wěn)定性和尾流整體失穩(wěn)論，正從猜測(cè)到理論逐步深化;而關(guān)于振動(dòng)柱體旋渦脫落的產(chǎn)生機(jī)制，目前還處于探索階段。

對(duì)此，邵傳平認(rèn)為，振蕩柱體繞流存在兩種旋渦脫落產(chǎn)生機(jī)制，除了上述的絕對(duì)不穩(wěn)定性機(jī)制外，還存在信號(hào)放大機(jī)制。他們研究了高雷諾數(shù)湍流尾流中渦粘性對(duì)擾動(dòng)波信號(hào)的影響，定義了擾動(dòng)波的渦粘系數(shù)，并用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別求出了未加控制和施加控制以后的渦粘系數(shù)在振動(dòng)柱體湍流尾流中的分布情況。將渦粘系數(shù)代入擾動(dòng)波發(fā)展方程（穩(wěn)定性方程）并求解，得到的結(jié)果是：未加控制時(shí)擾動(dòng)放大的頻率區(qū)域很寬，產(chǎn)生旋渦脫落的機(jī)會(huì)很大;而控制以后擾動(dòng)放大的頻率區(qū)域很窄，產(chǎn)生旋渦脫落的機(jī)會(huì)很小，從而明確了振動(dòng)柱體旋渦脫落的產(chǎn)生和抑制機(jī)理。

上述成果發(fā)表在AIAA Journal，Journal of Fluids and Structures， Journal of Fluids Engineering， Journal of Visualization， Acta Mechanica Sinica， 及《中國(guó)科學(xué)》，《力學(xué)學(xué)報(bào)》，《力學(xué)進(jìn)展》等雜志上，得到國(guó)內(nèi)外同行的認(rèn)可。

百尺竿頭須進(jìn)步

十方世界是全身

以往取得的成績(jī)非但沒(méi)有使邵傳平就此功成身退，這些成果反倒使他對(duì)自己的專業(yè)產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，甚至為了研究工作不受影響，2008年，他離開(kāi)了中科院力學(xué)所，進(jìn)入了具有新建低速風(fēng)洞、低速水洞和較好配套實(shí)驗(yàn)儀器的的中國(guó)計(jì)量學(xué)院工作，主要從事流動(dòng)控制與植物流體力學(xué)研究。最近，邵傳平開(kāi)展了植物空氣動(dòng)力學(xué)仿生方面的研究，主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“樹(shù)葉氣動(dòng)特性研究”。

近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到風(fēng)災(zāi)是對(duì)樹(shù)木危害最大的非人為因素，遠(yuǎn)大于森林火災(zāi)造成的損失，因此樹(shù)木風(fēng)災(zāi)以及樹(shù)木空氣動(dòng)力學(xué)方面的研究在國(guó)際上越來(lái)越受到重視。為此，邵傳平把握時(shí)代脈搏，申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“樹(shù)葉氣動(dòng)特性研究”，希望通過(guò)研究可以更加的深入的了解多種常見(jiàn)樹(shù)葉氣動(dòng)特性（包括形狀重構(gòu)）及影響參數(shù)，尋找樹(shù)葉氣動(dòng)失穩(wěn)（突然變形、振動(dòng)）的臨界條件及產(chǎn)生原因。另一方面，也希望可以了解人造樹(shù)葉的氣動(dòng)特性，探討樹(shù)葉氣動(dòng)仿生的條件。

拿到這一課題，邵傳平靠的不是運(yùn)氣。翻開(kāi)他的履歷，碩士期間，他的研究方向?yàn)樗畡?dòng)力學(xué)，從事具有自由表面的粘性繞流研究;博士期間的研究方向?yàn)轱L(fēng)工程，在導(dǎo)師孫天風(fēng)教授指導(dǎo)下，從事多鈍體壓力分布，尾流場(chǎng)測(cè)量以及流動(dòng)顯示研究;博士后期間他從事海洋工程與流動(dòng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究;在中科院力學(xué)所任副研究員期間，他從事生物流體力學(xué)、微重力流體力學(xué)，以及流動(dòng)控制等方面的研究工作，先后完成3個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目：“法拉第波及鈍體尾流不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬”，“渦致振動(dòng)控制方法研究”，“尾流控制機(jī)理與減阻減振”;2008年，進(jìn)入中國(guó)計(jì)量學(xué)院后，他主要從事流動(dòng)控制與植物流體力學(xué)研究，主持在研國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“流向振蕩柱體尾流不穩(wěn)定性的控制”。

這些經(jīng)歷，使他對(duì)這一項(xiàng)目研究所需要的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)設(shè)備非常熟悉，積累了豐富的流體實(shí)驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)。項(xiàng)目組自2009年以來(lái)，已先期開(kāi)展了樹(shù)葉氣動(dòng)特性的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究，取得一些新的發(fā)現(xiàn)，為本項(xiàng)目的順利進(jìn)行打下了良好基礎(chǔ)，同時(shí)為本項(xiàng)目研究目標(biāo)指定了方向。

在硬件設(shè)施方面，邵傳平所在的中國(guó)計(jì)量學(xué)院全力支持，除標(biāo)配的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)設(shè)備如熱線風(fēng)速儀、PIV、激光多普勒測(cè)速儀，電子壓力掃描閥之外，學(xué)院在今年還購(gòu)買了數(shù)字圖像相關(guān)位移測(cè)量?jī)x，定做了一臺(tái)測(cè)量樹(shù)枝和樹(shù)葉瞬時(shí)升阻力的六分力動(dòng)態(tài)天平，為流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)和樹(shù)葉氣動(dòng)特性測(cè)試提供設(shè)備。同時(shí)，課題組還與一家公司合作研制了煙線發(fā)生器、氫氣炮發(fā)生器，分別用于風(fēng)洞和水洞的流動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn)。

在數(shù)值模擬方面，中國(guó)計(jì)量學(xué)院流體研究所已訂購(gòu)最新型的曙光工作站，能夠滿足流固耦合計(jì)算需要。

一切準(zhǔn)備就緒，科研活動(dòng)也得以順利展開(kāi)。

流體的力學(xué)特性范文第3篇

本書的第1版很受歡迎，經(jīng)過(guò)修訂和擴(kuò)充的第2版內(nèi)容更加具有綜合性。內(nèi)容不僅包含當(dāng)今比較熱門研究領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，如基本等離子體現(xiàn)象、庫(kù)倫散射、電磁場(chǎng)中帶電粒子漂移、等離子體磁場(chǎng)約束、等離子體的動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)理論、等離子體波和不穩(wěn)定性等，還包含一些新的研究主題，有漲落驅(qū)動(dòng)等離子體傳輸、偏濾器（Divertor）物理、中性原子回旋和運(yùn)輸、雜質(zhì)等離子體運(yùn)輸?shù)?，書的最后?duì)未來(lái)聚變反應(yīng)堆的發(fā)展進(jìn)行了展望，討論了其方案設(shè)計(jì)。

全書由19章組成：1.聚變、等離子體、庫(kù)侖碰撞和電磁波理論的概念；2.帶電粒子在電磁場(chǎng)中的各種運(yùn)動(dòng)形式；3.等離子體中帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的磁約束；4.等離子體動(dòng)理論；5.等離子體流體理論；6.等離子體平衡的特性；7.等離子體的幾種波動(dòng)形式，如阿爾芬波、朗繆爾波、離子聲波；8.等離子體的不穩(wěn)定性；9.等離子體碰撞傳輸機(jī)制、經(jīng)典輸運(yùn)形式、流體理論中的環(huán)形效應(yīng)、多流體傳輸機(jī)制等；10.等離子體回旋的形式和特性；11.等離子體湍流輸運(yùn)的形式和特性；12.等離子體在加熱和電流驅(qū)動(dòng)下的特性；13.等離子體與物質(zhì)的相互作用；14.偏濾器的模型和操作機(jī)制、熱電電流和漂移物對(duì)偏濾器（Divertor）的影響；15.等離子體邊緣的粒子輸運(yùn)、L模式和H模式的區(qū)別、熱不穩(wěn)定性和極向速度自旋加快的相關(guān)知識(shí)；16.中性粒子運(yùn)輸?shù)幕驹?、擴(kuò)散理論、積分輸運(yùn)理論、碰撞概率方法、接觸面電流零點(diǎn)法、離散縱坐標(biāo)法和蒙特卡羅法；17.等離子體的能量平衡機(jī)制和聚變等離子體動(dòng)力學(xué)的相關(guān)概念；18.等離子體的各種運(yùn)行限制，包括實(shí)證密度限制、磁流體力學(xué)不穩(wěn)定限制等；19.聚變反應(yīng)堆和中子源的相關(guān)知識(shí)。

本書內(nèi)容豐富，綜合性強(qiáng)，且深入淺出，層次分明，可作為高層大氣物理學(xué)、空間探測(cè)技術(shù)、空間物理學(xué)等專業(yè)的研究生教材，也可作為相關(guān)領(lǐng)域研究人員的參考書。

流體的力學(xué)特性范文第4篇

【關(guān)鍵詞】燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)；熱力系統(tǒng)；流體網(wǎng)絡(luò)

The Exploration of Applying the Fluid Network Theory to Analyze the Control Feature of Gas-driven Switch

ZOU Hua-jie

（Changzhou vocational institute of mechatronic technology， Changzhou Jiangsu 213164，China）

【Abstract】The control feature of gas-driven switch has great relationship with its thermodynamic system. Therefore， the fluid network model of its thermodynamic system was established and simulated according to the fluid network theory. The fluid network of thermodynamic system in the model was compared to complex DC circuits，based on reasonable assumptions，and Kirchhoff law was introduced into the calculation of the fluid network model of thermodynamic system， that made the calculation of the fluid network model of thermodynamic system become simple and Accurate. The results showed that the similar simulation results are consistent with the numerical simulation method， which is verified that the model is reliable and the modeling method is feasible.

【Key words】Gas-driven Switch； Thermodynamic system； Fluid network； Control feature

0 緒論

如圖1所示，文獻(xiàn)1中所提出的燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)，設(shè)計(jì)了流阻自動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，能自適應(yīng)輸入燃?xì)獾淖兓?，保證活塞運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，并且通過(guò)活塞運(yùn)動(dòng)到位，接通開(kāi)關(guān)。針對(duì)燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)流體動(dòng)力控制特性的熱力系統(tǒng)，王暉從數(shù)值計(jì)算的角度出發(fā)，建立了該開(kāi)關(guān)的復(fù)雜氣體動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)計(jì)算求解方程組的方法對(duì)開(kāi)關(guān)的流體動(dòng)力控制特性進(jìn)行了分析[1]。由于數(shù)值模擬法涉及到較多而又復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程，會(huì)給數(shù)值計(jì)算過(guò)程帶來(lái)一定的困難。本文擬應(yīng)用流體網(wǎng)絡(luò)理論，建立計(jì)算簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確的燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)熱力系統(tǒng)流體網(wǎng)絡(luò)模型，為靈活進(jìn)行各種工況下的開(kāi)關(guān)流體動(dòng)力控制特性分析打下基礎(chǔ)。

圖1 燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖

流體網(wǎng)絡(luò)理論是由研究管內(nèi)流體傳輸與瞬變而發(fā)展起來(lái)的一門應(yīng)用科學(xué)。它可以用來(lái)分析發(fā)生在工業(yè)動(dòng)力裝置、控制測(cè)量裝置和生物醫(yī)學(xué)工程等各種流體管路系統(tǒng)中功率和信息的傳輸過(guò)程， 以及由于擾動(dòng)引起的各種流體瞬變現(xiàn)象。它主要涉及兩個(gè)學(xué)科的內(nèi)容：一是流體力學(xué)，二是電氣網(wǎng)絡(luò)和傳輸線理論[2]。

流體網(wǎng)絡(luò)-電相似法遵循從流體力學(xué)方程出發(fā)，推導(dǎo)出流體網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)元件和管路與電氣網(wǎng)絡(luò)中相對(duì)應(yīng)的等值數(shù)學(xué)模型，從而建立起流體網(wǎng)絡(luò)的等效線路，最后用網(wǎng)絡(luò)分析的方法得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上壓力和流量的瞬態(tài)特性[3]。本文正式基于這一思想，建立燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)熱力系統(tǒng)的等值數(shù)學(xué)模型，再應(yīng)用基爾霍夫定律，建立該電路模型的數(shù)學(xué)模型，最后通過(guò)數(shù)學(xué)模型求解，對(duì)開(kāi)關(guān)的流體動(dòng)力控制特性進(jìn)行仿真分析。且與數(shù)值計(jì)算法進(jìn)行比較，驗(yàn)證模型可靠和建模方法可行。

1 流體網(wǎng)絡(luò)原理與燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)等效模型

1.1 流體網(wǎng)絡(luò)原理

流體動(dòng)力控制問(wèn)題可抽象概括為壓力（P）、流量（Q）兩個(gè)變量與流阻（R）、流容（C）、流感（L）三個(gè)參量之間的關(guān)系問(wèn)題。弄清它們之間相互聯(lián)系、相互制約的內(nèi)在規(guī)律后，就能揭示流體動(dòng)力控制系統(tǒng)所固有的、決定其性質(zhì)的根本屬性。這就為建立簡(jiǎn)潔、正確的數(shù)學(xué)模型打下了基礎(chǔ)，也為把機(jī)、電、液系統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行綜合研究提供了理論依據(jù)。

1.1.1 流阻

流阻與電子線路的電阻相似，它可以改變流體的流量，而在它兩端產(chǎn)生壓力降。在流體呈層流狀態(tài)時(shí)，流阻的大小與兩端的壓降成正比，與流過(guò)的流量成反比，可表示為：

1.1.2 流容

在一個(gè)包含可壓縮流的系統(tǒng)中，任何體積一定的容器都具有與它相聯(lián)系的流體容量。容器內(nèi)壓力的變化會(huì)引起其中流體質(zhì)量的變化，容器內(nèi)流體質(zhì)量隨壓力的升高而增加，即容器內(nèi)將產(chǎn)生質(zhì)量的積聚。

流容就可定義為流體質(zhì)量變化與引起它變化的壓力變化之比值，即：

1.1.3 流感

在流體網(wǎng)絡(luò)中，任何發(fā)生高速瞬態(tài)流動(dòng)的地方，由于流體慣性使流體質(zhì)量加速或減速而引起壓力變化。我們把流感定義為管段兩端引起的壓力變化與流量變化率之比，即：

1.2 燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)等效模型

2 等效電路模型求解

根據(jù)等效電路模型有關(guān)的系統(tǒng)對(duì)應(yīng)參量[4]，燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)等效電路模型如圖3所示。

3 模型驗(yàn)證

對(duì)以上模型求解，將獲得燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)工況下的壓力分布數(shù)據(jù)。本文對(duì)高溫環(huán)境工況下進(jìn)行了計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

由于在活塞運(yùn)動(dòng)階段輸入的燃?xì)鈮毫﹄S時(shí)間變化的曲線如圖5所示。其數(shù)學(xué)表達(dá)式近似為P（t）=21+18t，經(jīng)過(guò)拉氏變換后為P（s）= + ，即傳遞函數(shù)的輸入為Xi（s）= + ，則其輸出為Xo（s）= + 。最后我們將輸出進(jìn)行反拉氏變換即得到了輸出XO（s）關(guān)于時(shí)間t的關(guān)系式xo（t）。

由于在活塞運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，R1、R2、C1、C2的值是不斷變化的，從而系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是不斷變化的。在對(duì)輸出XO（s）進(jìn)行反拉氏變換時(shí)，可以考慮將R1、R2、C1、C2離散后得到某一時(shí)刻的特定值，分別分析這些時(shí)刻時(shí)的輸出值xo（t），最后將分析得到的這些時(shí)刻時(shí)的輸出值xo（t）綜合起來(lái)即得到了活塞運(yùn)動(dòng)整個(gè)過(guò)程的系統(tǒng)輸出xo（t），如圖7所示（實(shí)線為計(jì)算值，虛線為文獻(xiàn)1數(shù)據(jù)）。

圖6 輸出燃?xì)鈮毫η€

由圖6可知，在活塞運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，輸出燃?xì)鈮毫橛?.4MPa和6.55MPa之間，其相對(duì)差為2.3%，這個(gè)值很小，說(shuō)明輸出的燃?xì)鈮毫ψ兓苄?，即在活塞運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，活塞底部受到的壓力基本上沒(méi)有變化，從而保證了活塞運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證了開(kāi)關(guān)接電的安全性和可靠性。計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)1數(shù)據(jù)相比，曲線趨勢(shì)是一致的，數(shù)值相差0.3MPa以內(nèi)，相對(duì)誤差在5%內(nèi)，驗(yàn)證了模型可靠和建模方法可行。

4 結(jié)論

本文應(yīng)用熱力系統(tǒng)流體網(wǎng)絡(luò)原理，建立了燃?xì)鈩?dòng)力開(kāi)關(guān)流體網(wǎng)絡(luò)模型，并進(jìn)行了仿真計(jì)算，與相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后的結(jié)果驗(yàn)證了本文所建立模型可靠和建模方法可行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王暉，陳荷娟.彈底引信燃?xì)鈩?dòng)力保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)特性[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2007，19（21）：4871-4873.

[2]羅志昌.流體網(wǎng)絡(luò)理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

流體的力學(xué)特性范文第5篇

Abstract: Through the introduction of concept of aerodynamics and aerospace technology in modern aerodynamics, the future directions of development of modern aerodynamics and aerospace issues that may be obstacles are analyzed and the technical problems are researched and studied in-depth, which is helpful for our country carrying out deeper aerodynamic research and development.

關(guān)鍵詞：空氣動(dòng)力學(xué)；航空航天；發(fā)展

Key words: aerodynamics; aeronautics and astronautics; development

中圖分類號(hào)：[O355] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2010）36-0227-01

0引言

空氣動(dòng)力學(xué)是研究物體在同氣體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的氣體流動(dòng)規(guī)律、受力特性以及伴隨發(fā)證的物理變化，是力學(xué)的一個(gè)分支?？諝鈩?dòng)力學(xué)是建立在流體力學(xué)的基礎(chǔ)上，伴隨噴氣推進(jìn)技術(shù)和航空工業(yè)也逐漸發(fā)展起來(lái)的一門學(xué)科。

今后十年或更長(zhǎng)一些時(shí)間內(nèi)，航空航天技術(shù)必將有更大發(fā)展，正在研制和有可能開(kāi)始投入研制的航空航天飛行器將主要有：高機(jī)動(dòng)性作戰(zhàn)飛機(jī)、無(wú)人偵察作戰(zhàn)飛機(jī)、武裝直升機(jī)、大型高速民航機(jī)和軍用運(yùn)輸機(jī)、可重復(fù)使用的高超聲速空天飛行器、微型飛行器、地效飛行器、智能控制可變形體飛行器等。上述這些飛行器的研制，對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)發(fā)展提出的許多具有挑戰(zhàn)性的課題，它們一般都涉及高度非定常、非線性、包括物理/化學(xué)變化效應(yīng)，跨越力、熱、電磁多種學(xué)科，從微觀到宏觀多種尺度的時(shí)/空瞬變流場(chǎng)等，都有很大的難度?？諝鈩?dòng)力學(xué)涉及的多學(xué)科、多目標(biāo)優(yōu)化，已成為重要的研究領(lǐng)域。下面給出幾個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)未來(lái)發(fā)展需要重點(diǎn)研究的幾項(xiàng)課題。

1湍流理論、渦結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)披和分離機(jī)制及主動(dòng)渦控制技術(shù)

流動(dòng)現(xiàn)象大致可以分為層流和湍流兩大類。對(duì)層流的研究已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)成熟的階段，而對(duì)湍流的研究則一直進(jìn)展緩慢。19世紀(jì)初人們認(rèn)為湍流是一種完全不規(guī)則的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，因此，雷諾首創(chuàng)用統(tǒng)計(jì)平均方法來(lái)描敘湍流運(yùn)動(dòng)。1937年泰勒和馮?卡門對(duì)湍流下過(guò)定義，認(rèn)為湍流是一種不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，它在流體流過(guò)固壁或相鄰不同速度流體層相互流過(guò)時(shí)產(chǎn)生。后來(lái)欣策在此基礎(chǔ)上予以補(bǔ)充，說(shuō)明湍流的速度、壓強(qiáng)、溫度等量在時(shí)間與空間坐標(biāo)中是隨機(jī)變化的。從20世紀(jì)70年代初開(kāi)始，很多人認(rèn)為湍流并不是完全隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)，而是存在一種可以被檢測(cè)和顯示的擬序結(jié)構(gòu)，也稱大渦擬序結(jié)構(gòu)。它的處理與隨機(jī)的小渦結(jié)構(gòu)不同，它在切變湍流的脈動(dòng)生成和發(fā)展中起主導(dǎo)作用。但是人們對(duì)這個(gè)說(shuō)法仍存在爭(zhēng)議，有人認(rèn)為這種大尺度結(jié)構(gòu)不屬于湍流的范疇，而有人認(rèn)為這是湍流的一種表現(xiàn)形式。目前大多數(shù)人的觀點(diǎn)是：湍流由各種大小和渦量的渦旋疊加而成，其中最大渦尺度與流動(dòng)環(huán)境密切相關(guān)，最小渦尺度則由赫性確定；流體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中渦旋不斷破碎、合并，流體質(zhì)點(diǎn)軌跡不斷變化；在某些情況下，流場(chǎng)做完全隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)，在另一些情況下，流場(chǎng)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)與擬序運(yùn)動(dòng)并存。

2氣動(dòng)光學(xué)與氣動(dòng)聲學(xué)

氣動(dòng)光學(xué)研究空氣動(dòng)力流場(chǎng)中密度、溫度、壓力等參數(shù)的不均勻變化和脈動(dòng)特性引起的光線偏折、相位變化等造成的圖像偏移、抖動(dòng)、模糊、強(qiáng)度衰減以及光波在大氣中傳輸時(shí)產(chǎn)生的折射、散射、吸收等現(xiàn)象對(duì)光傳播和光學(xué)成像影響。

氣動(dòng)光學(xué)對(duì)進(jìn)攻性或防御性高速成像制導(dǎo)武器的目標(biāo)自動(dòng)跟蹤和瞄準(zhǔn)誤差有重要影響；對(duì)空中偵察、照相的影響是引起圖像模糊和定位誤差；對(duì)激光武器的影響是引起瞄準(zhǔn)誤差以及靶的聚焦能量衰減，最終造成損傷、摧毀作用的減弱。

流場(chǎng)特性預(yù)示是氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的研究基礎(chǔ)。目前，包括激波、剪切層、噴流、湍流、旋渦運(yùn)動(dòng)及其相互干擾作用的各種復(fù)雜流場(chǎng)變化以及氣動(dòng)加熱形成的熱輻射影響預(yù)示方法都有自己的局限性，必須進(jìn)一步深人研究和開(kāi)發(fā)滿足不同需求的高速流場(chǎng)數(shù)值預(yù)示方法包括雷諾平均NS方程、大渦模擬和直接數(shù)值模擬方法的研究，開(kāi)展化學(xué)非平衡/高溫輻射流場(chǎng)的藕合計(jì)算方法研究。要大力發(fā)展湍流流場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，精確測(cè)量流場(chǎng)中的各種湍流平均量和脈動(dòng)量以及它們的時(shí)空分布特征。建立和發(fā)展高速流場(chǎng)中氣動(dòng)力/熱耦合環(huán)境下的模擬驗(yàn)證設(shè)備和相應(yīng)測(cè)試手段，進(jìn)一步探索高溫流場(chǎng)紅外輻射機(jī)理及其試驗(yàn)預(yù)測(cè)方法。要進(jìn)一步深人研究目標(biāo)圖像和光波傳輸特征等基本氣動(dòng)光學(xué)參數(shù)的理論計(jì)算及數(shù)值仿真及氣動(dòng)光學(xué)傳輸效應(yīng)驗(yàn)證試驗(yàn)方法，開(kāi)展流場(chǎng)控制原理、氣體熱輻射抑制原理及氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的校正工作。氣動(dòng)聲學(xué)研究空氣動(dòng)力流場(chǎng)中噴流、激波、分離流、旋渦、邊界層壓力等脈動(dòng)引起的噪聲輻射及其他聲學(xué)效應(yīng)。氣動(dòng)噪聲是決定飛行器結(jié)構(gòu)疲勞動(dòng)強(qiáng)度和儀器艙噪聲振動(dòng)環(huán)境的主要因素，對(duì)物體表面邊界層轉(zhuǎn)挨和阻力特性也有密切的聯(lián)系。主要研究?jī)?nèi)容包括：湍流邊界層壓力脈動(dòng)特性和噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，激波振蕩、分離旋渦、波渦干擾、噴流及其與外部流場(chǎng)的相互作用，物體表面溝槽、空穴、突起物和部件間干擾產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲的機(jī)制、理論和數(shù)值預(yù)測(cè)以及試驗(yàn)研究方法，氣動(dòng)噪聲的主動(dòng)、被動(dòng)控制技術(shù)，噪聲抑制機(jī)制和降噪原理和方法研究等。

3MAV與低Re數(shù)流動(dòng)

低Re數(shù)空氣動(dòng)力學(xué)是微型飛行器研制的基礎(chǔ)。由于微型飛行器尺度小，飛行速度低，對(duì)應(yīng)的R。數(shù)范圍為102-104量級(jí)。在這樣的低R。數(shù)下是層流主導(dǎo)的流動(dòng)，對(duì)流動(dòng)參數(shù)的變化非常敏感，在飛行過(guò)程中，微小的參數(shù)變化都可能使翼面上出現(xiàn)層流分離，形成很大的分離泡，而且一旦分離就很難再附，氣動(dòng)特性明顯下降，最大升阻比一般只有3-5左右。在這種條件下，如果按照傳統(tǒng)的氣動(dòng)理論設(shè)計(jì)出的微型飛行器，有效載荷能力非常小，很難滿足任務(wù)要求。

人們從仿生學(xué)研究中得到啟示，鳥(niǎo)類和昆蟲(chóng)在飛行過(guò)程中能夠產(chǎn)生比現(xiàn)有理論預(yù)示大得多的有效升力，因此，探討新的高升力機(jī)制成為微型飛行器研制中的關(guān)鍵氣動(dòng)力問(wèn)題之一。因內(nèi)外在這方面都開(kāi)展了很多研究，對(duì)撲翼、旋翼和其他仿生飛行模式，進(jìn)行了廣泛的研究，揭示了高升力產(chǎn)生的新機(jī)制。微型飛行器面向?qū)嵱没龅降牧硪粋€(gè)重要問(wèn)題是如何在較大的外界環(huán)境干擾(如強(qiáng)風(fēng)、大氣湍流等)下保持穩(wěn)定飛行，常規(guī)的空氣舵面控制對(duì)非常小尺度、低Re數(shù)情況，很難提供足夠的控制力，看來(lái)，人們也許會(huì)從昆蟲(chóng)和鳥(niǎo)類翅膀在飛行中的柔性變形和對(duì)外界擾動(dòng)的自適應(yīng)外形變化中得到啟示。此外，已有的分析計(jì)算結(jié)果已經(jīng)表明，低Re數(shù)情況下，非定常效應(yīng)起著非常明顯的作用，可以在很大程度上改變流場(chǎng)特性。這些都是有待深入研究的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：