流體的案例
無需超材料的“流體隱形斗篷”，讓物體在流體中隱形 | NSR
a 流體隱形斗篷可使流體有效地繞過障礙物而軌跡不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；b 該隱形裝置可通過合理增大障礙物周圍流體通道的橫截面來實(shí)現(xiàn)。
傳統(tǒng)的流體隱形方法通常都依賴于復(fù)雜的超材料結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)流體等效質(zhì)量密度的精確設(shè)計(jì)，從而控制流體流動(dòng)的速度。而在這項(xiàng)研究中，研究者從另一個(gè)角度切入，提出了一種控制流體質(zhì)量密度的簡(jiǎn)化方法——他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)流體流過橫截面較大的通道時(shí)，其有效質(zhì)量密度會(huì)減小，從而流動(dòng)得更快，反之亦然。基于此，研究者設(shè)計(jì)出了一種大尺度流體隱形裝置，該方法無需利用超材料，僅通過合理增大障礙物周圍流體通道的橫截面，就能達(dá)到隱形的目的。（如上圖b）
為了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種裝置的隱形效果，該團(tuán)隊(duì)比較了三種不同情況下流體的流動(dòng)，結(jié)果如下面的視頻所示。在視頻的左側(cè)，流體在均質(zhì)通道中沿直線路徑流動(dòng)；在視頻中間，流體碰到障礙物后軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)；在視頻右側(cè)，則展示了該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的隱形斗篷如何使流體順利地繞過障礙物并返回到原始路徑而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況。左右兩種情況下相似的流體流向有效地證明了該隱形裝置的隱形效果。
這項(xiàng)研究不僅為實(shí)現(xiàn)大尺度的流體隱形裝置提供了可靠的平臺(tái)，更為微流體的操控提供了一種新手段。
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來源：聲振之家
液體和氣體都具有流動(dòng)性，統(tǒng)稱流體。但氣體和液體還是有差別的，這主要是氣體易于壓縮，而液體幾乎不能壓縮。
一、流體的壓強(qiáng)
1. 靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)
靜止的流體不能承受切向力，因?yàn)?em>流體沒有切變彈性。哪怕很小的切向力，都會(huì)使流體流動(dòng)起來。在靜止流體內(nèi)，過任意點(diǎn)取一小面元△S，面元兩方流體的相互作用力△F 必與面元垂直。比值△F/△S 稱平均壓強(qiáng)。令△S 趨于零，而得平均壓強(qiáng)的極限值，即
這個(gè)值稱該點(diǎn)為壓強(qiáng)。可以證明，壓強(qiáng)與所取的面元△S 的方位無關(guān)，也就是說來自各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等。既然如此，無需考慮壓強(qiáng)的方向，它是一個(gè)標(biāo)量。
2. 運(yùn)動(dòng)流體內(nèi)的壓強(qiáng)
理想流體內(nèi)部沒有粘滯力，同樣可以證明，處干運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的理想流體內(nèi)部的壓強(qiáng)也是與方向無關(guān)的。
3. 靜止流體內(nèi)不同點(diǎn)的壓強(qiáng)
靜止流體內(nèi)同一水平面上各點(diǎn)壓強(qiáng)相等，密度為ρ 的靜止流體內(nèi)，高度差為h 的兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差為ρh。
4. 阿基米德原理
當(dāng)一物體全部或部分地浸入流體中時(shí)，物體所受的浮力等于它所排開的流體重量。
二、理想流體的穩(wěn)恒流動(dòng)
1. 理想流體
在流體力學(xué)中，理想流體是一個(gè)理想化的模型。實(shí)際流體，當(dāng)它各層間有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，相鄰層間存在著摩擦力，稱內(nèi)摩擦力或粘滯力。但水、酒精等液體內(nèi)摩擦力很小，氣體更小。還有，實(shí)際流體也不是不可壓縮的，液體較難，氣體卻很容易，但很小的壓強(qiáng)差就能導(dǎo)致氣體迅速流動(dòng)。
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作者Cadence CFD 解決方案
要點(diǎn)
流體動(dòng)力潤(rùn)滑是一種潤(rùn)滑方式，其中在表面之間引入液體潤(rùn)滑劑以防止它們相互摩擦。
流體動(dòng)力潤(rùn)滑廣泛應(yīng)用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、機(jī)械密封、軸承、齒輪、內(nèi)燃機(jī)、生物醫(yī)學(xué)和納米技術(shù)。
根據(jù)屈服剪切應(yīng)力，潤(rùn)滑劑可分為剛性潤(rùn)滑劑或準(zhǔn)牛頓潤(rùn)滑劑。
在流體動(dòng)力潤(rùn)滑中，流體動(dòng)力剪切應(yīng)力特性非常重要，因?yàn)樗鼈冇绊憹?rùn)滑劑的變形。
每當(dāng)兩個(gè)表面（例如工具和工件）之間存在摩擦?xí)r，就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)力問題。流體動(dòng)力潤(rùn)滑是一種公認(rèn)的潤(rùn)滑方式，有助于減少表面之間的摩擦。在流體動(dòng)力潤(rùn)滑中，流體動(dòng)力剪切應(yīng)力特性非常重要，因?yàn)樗鼈冇绊憹?rùn)滑劑的變形。根據(jù)流體動(dòng)力剪切應(yīng)力，材料變化可能是永久性的，也可能是暫時(shí)的，這可能會(huì)影響潤(rùn)滑的有效性。
讓我們探討一下什么是流體動(dòng)力潤(rùn)滑以及為什么需要它。
流體動(dòng)力潤(rùn)滑
當(dāng)兩個(gè)表面接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生摩擦力，從而限制了移動(dòng)的便利性。在工程中，摩擦是一種常見現(xiàn)象。在大多數(shù)工程系統(tǒng)中，提供潤(rùn)滑是為了防止兩個(gè)表面相互摩擦造成的磨損。
流體動(dòng)力潤(rùn)滑是一種潤(rùn)滑方式，其中在表面之間引入液體潤(rùn)滑劑以防止它們相互摩擦。潤(rùn)滑劑通常用于在兩個(gè)表面之間形成一層。流體動(dòng)力潤(rùn)滑也稱為厚膜或全膜潤(rùn)滑。
流體動(dòng)力潤(rùn)滑如何減少摩擦？
我們都知道，即使是鏡面拋光的表面也由稱為山丘和山谷的波峰和波谷組成。表面的缺陷會(huì)導(dǎo)致表面粗糙。通過引入流體動(dòng)力潤(rùn)滑，將適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑添加到接觸表面，形成薄層。該潤(rùn)滑劑膜可防止表面相互直接接觸，從而減少摩擦。
有趣的事實(shí)：摩擦學(xué)是一種基于潤(rùn)滑的理論。它是對(duì)摩擦、磨損和潤(rùn)滑的研究。
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05
宏觀尺度的連續(xù)流體力學(xué)
如果說統(tǒng)計(jì)物理是一座連接宏觀和微觀的橋梁，那么對(duì)于流體力學(xué)來說，橋梁的一頭是離散的微觀粒子，另一頭便是基于連續(xù)介質(zhì)假定的經(jīng)典流體力學(xué)。而努森數(shù)（Kn）則是這座橋梁的銘牌，它定義為分子平均自由程和宏觀物理尺度的比值，代表了流體的連續(xù)程度。
從努森數(shù)的定義可知，努森數(shù)越大，意味著物理尺度和分子平均自由程越接近，分子的離散效應(yīng)越強(qiáng)，分子之間復(fù)雜的作用力越重要；反之，當(dāng)努森數(shù)很小時(shí)，意味著物理尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子自由程，分子內(nèi)部的相互作用開始被忽略，而宏觀流體的密度、速度、溫度和壓力等參量開始被關(guān)注，于是便成就了我們?cè)跁纠飳W(xué)到的經(jīng)典流體力學(xué)。
經(jīng)典流體力學(xué)刻畫的是人類生活和生產(chǎn)的時(shí)空尺度，其中最典型的代表便是描述流體運(yùn)動(dòng)的N-S方程。從歐拉的無粘運(yùn)動(dòng)方程開始，經(jīng)過納維關(guān)于粘性的思考和柯西的張量思維，斯托克斯在1845年完成了N-S方程的推導(dǎo)，通過運(yùn)動(dòng)方程直接描述宏觀層面的流體運(yùn)動(dòng)。隨后，N-S方程歷經(jīng)百年的發(fā)展和迭代，通過計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的方式融入到了各行各業(yè)的工程應(yīng)用中。
展開 
利用CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)/流體仿真技術(shù)）判斷液力扭矩系數(shù)
本文將探討如何利用CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)/流體仿真技術(shù)）計(jì)算液力扭矩。
液力扭矩（Td）是一種由流體導(dǎo)致的，而且是純粹因流體作用在閥門轉(zhuǎn)動(dòng)零件上而產(chǎn)生的扭矩。液力扭矩是和以下各項(xiàng)都相關(guān)的函數(shù)：閥門設(shè)計(jì)、閥門開度、壓降和流體方向（對(duì)偏心閥而言）。業(yè)界通常的做法是利用液力扭矩系數(shù)（Cdt）計(jì)算相關(guān)運(yùn)行壓力下的液力扭矩。
液力扭矩系數(shù)是液力扭矩的無量綱表達(dá)式，它是閥體兩端靜壓降和閥門尺寸決定的。液力扭矩系數(shù)的計(jì)算公式：
按照常規(guī)做法，動(dòng)態(tài)扭矩（和流量）系數(shù)是通過閥門流量回路試驗(yàn)來確定的。該試驗(yàn)通常以水為試驗(yàn)介質(zhì)，在均衡的行進(jìn)流速，且完全湍流（全紊流）、無空化流的條件下，在長(zhǎng)而直的管道中進(jìn)行。
液力扭矩的計(jì)算方法是開啟扭矩和關(guān)閉扭矩的平均值，因?yàn)檫@兩個(gè)扭矩值相加，可以抵消掉摩擦扭矩。壓降的測(cè)量規(guī)程是上游側(cè)距閥門端口兩倍閥門直徑，下游側(cè)距離閥門端口六倍閥門直徑，分別在不同流率條件下，針對(duì)不同的閥門開度進(jìn)行測(cè)量。
對(duì)于大型高壓閥門，由于缺乏專門的試驗(yàn)設(shè)施，其動(dòng)態(tài)扭矩是通過等比例縮小的產(chǎn)品原型估算的。但隨著電腦技術(shù)的發(fā)展，可以利用計(jì)算流體動(dòng)力仿真軟件判斷各種流體系數(shù)。
計(jì)算流體動(dòng)力仿真技術(shù)
過去數(shù)十年來電腦技術(shù)不斷地飛速發(fā)展，計(jì)算流體動(dòng)力（CFD）已經(jīng)成為工程設(shè)計(jì)的重要工具。CFD利用數(shù)字技術(shù)解算流體流動(dòng)方程，不需要閥門的實(shí)體模型。流體的流動(dòng)可以用電腦計(jì)算實(shí)現(xiàn)模擬。流體動(dòng)力仿真模擬的步驟通常如下：
預(yù)處理
· 通過CAD軟件的幾何參數(shù)獲取流體體積信息。
· 將相應(yīng)體積的虛擬流體分割成有限數(shù)量的單元，以便用數(shù)字方式解算流體流動(dòng)方程。
· 設(shè)定模型的邊界條件。
解算
· 利用高性能電腦進(jìn)行迭代計(jì)算，解算數(shù)字化的流體流動(dòng)方程。
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流體力學(xué)，是研究流體（液體和氣體）的力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。主要研究在各種力的作用下，流體本身的狀態(tài)，以及流體和固體壁面、流體和流體間、流體與其他運(yùn)動(dòng)形態(tài)之間的相互作用的力學(xué)分支。流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)重要分支，它主要研究流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及流體和固體界壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流動(dòng)的規(guī)律。在生活、環(huán)保、科學(xué)技術(shù)及工程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展
計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics）簡(jiǎn)寫為CFD，是20世紀(jì)60年代起伴隨計(jì)算科學(xué)與工程（Computational Science and Engineering, 簡(jiǎn)稱CSE）迅速崛起的一門學(xué)科分支，經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的迅猛發(fā)展，這門學(xué)科已經(jīng)是相當(dāng)?shù)某墒炝耍粋€(gè)重要的標(biāo)志就是近幾十年來，各種CFD通用軟件的陸續(xù)出現(xiàn)，成為商品化軟件，服務(wù)于傳統(tǒng)的流體力學(xué)和流體工程領(lǐng)域，如航空、航天、船舶、水利等。隨著CFD通用軟件的性能日益完善，應(yīng)用的范圍也不斷的擴(kuò)大，在化工、冶金、建筑、環(huán)境等相關(guān)領(lǐng)域中也被廣泛應(yīng)用。
現(xiàn)代流體力學(xué)研究方法包括理論分析，數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)方面。
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計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展
計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (Computational Fluid Dynamics) 簡(jiǎn)寫為CFD，經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的迅猛發(fā)展，這門學(xué)科已經(jīng)是相當(dāng)?shù)某墒炝耍粋€(gè)重要的標(biāo)志就是近幾十年來，各種CFD通用軟件的陸續(xù)出現(xiàn)，成為商品化軟件，服務(wù)于傳統(tǒng)的流體力學(xué)和流體工程領(lǐng)域，如航空、航天、船舶、水利等。隨著CFD通用軟件的性能日益完善，應(yīng)用的范圍也不斷的擴(kuò)大，在化工、冶金、建筑、環(huán)境等相關(guān)領(lǐng)域中也被廣泛應(yīng)用。
現(xiàn)代流體力學(xué)研究方法包括理論分析，數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)方面。這些方法針對(duì)不同的角度進(jìn)行研究，相互補(bǔ)充。理論分析研究能夠表述參數(shù)影響形式，為數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究提供了有效的指導(dǎo)；試驗(yàn)是認(rèn)識(shí)客觀現(xiàn)實(shí)的有效手段，驗(yàn)證理論分析和數(shù)值計(jì)算的正確性；計(jì)算流體力學(xué)通過提供模擬真實(shí)流動(dòng)的經(jīng)濟(jì)手段補(bǔ)充理論及試驗(yàn)的空缺。
更重要的是，計(jì)算流體力學(xué)提供了廉價(jià)的模擬、設(shè)計(jì)和優(yōu)化的工具，以及提供了分析三維復(fù)雜流動(dòng)的工具。在復(fù)雜的情況下，測(cè)量往往是很困難的，甚至是不可能的，而計(jì)算流體力學(xué)則能方便的提供全部流場(chǎng)范圍的詳細(xì)信息。與試驗(yàn)相比，計(jì)算流體力學(xué)具有對(duì)于參數(shù)沒有什么限制，費(fèi)用少，流場(chǎng)無干擾的特點(diǎn)。出于計(jì)算流體力學(xué)如此的優(yōu)點(diǎn)，我們選擇它來進(jìn)行模擬計(jì)算。簡(jiǎn)單來說，計(jì)算流體力學(xué)所扮演的角色是：通過直觀地顯示計(jì)算結(jié)果，對(duì)流動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)的研究。
計(jì)算流體力學(xué)在數(shù)值研究大體上沿兩個(gè)方向發(fā)展，一個(gè)是在簡(jiǎn)單的幾何外形下，通過數(shù)值方法來發(fā)現(xiàn)一些基本的物理規(guī)律和現(xiàn)象，或者發(fā)展更好的計(jì)算方法；另一個(gè)則為解決工程實(shí)際需要，直接通過數(shù)值模擬進(jìn)行預(yù)測(cè)，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。理論的預(yù)測(cè)出自于數(shù)學(xué)模型的結(jié)果，而不是出自于一個(gè)實(shí)際的物理模型的結(jié)果。
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流體動(dòng)力學(xué)
- 科普小課堂-
流體力學(xué)，是研究流體（液體和氣體）的力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。主要研究在各種力的作用下，流體本身的狀態(tài)，以及流體和固體壁面、流體和流體間、流體與其他運(yùn)動(dòng)形態(tài)之間的相互作用的力學(xué)分支。流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)重要分支，它主要研究流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及流體和固體界壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流動(dòng)的規(guī)律。
說說流體粘度，常用流體粘度
今天說說流體的粘度，流體粘度在泵選型中是一個(gè)十分重要的參數(shù)。
粘度影響著壓損的計(jì)算，泵的轉(zhuǎn)速，效率，功率等等。
粘度是流體的物理特性，任何流體都有粘度。流體在流動(dòng)時(shí)，相鄰流體層間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，流體層之間會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力，成為粘滯力。粘度是用來衡量粘滯力大小的物理數(shù)據(jù)。
粘度較低的，比如水，在管道中流動(dòng)比較順暢。
想象下，流體的每個(gè)分子是個(gè)人形，粘度低的分子好比運(yùn)動(dòng)健將，流動(dòng)起來十分迅速。
流體粘度高的，分子好比5年后的雷神，走不動(dòng)道，移動(dòng)起來十分緩慢。
這時(shí)需要容積泵，好比推土機(jī)一樣硬性的推動(dòng)流體的前進(jìn)。
另外液體粘度并不是固定的，通常會(huì)隨著溫度的升高而降低，隨著壓力的升高而增加。
對(duì)于離心泵，隨著液體粘度增加，其流量揚(yáng)程都會(huì)下降，能耗增加。
對(duì)于容積泵，隨著粘度增大，回流減少，容積效率增加，泵流量增加，但泵的總效率下降，泵的功耗增加。
是不是常為確認(rèn)物料粘度感覺頭疼呢，以下表格作為參考：
在石化行業(yè),選用的離心泵, 一般情況下，我們選擇20℃的水（運(yùn)動(dòng)粘度為1cSt）作為特征測(cè)試的泵送介質(zhì)。現(xiàn)在普遍認(rèn)為，當(dāng)運(yùn)動(dòng)粘度超過20cSt時(shí)，泵機(jī)的揚(yáng)程和流速將略有下降，功率需求將急劇增加，效率將大大降低。因此，我們應(yīng)相應(yīng)地校正泵機(jī)的性能。
校正泵機(jī)性能的兩種常見的方法：一是圖形法；二是公式校正法。
在這里，小編暫不介紹圖形法，重點(diǎn)給大家介紹下公式校正法的步驟。
公式校正法的步驟如下：
1、根據(jù)相應(yīng)方程式計(jì)算參數(shù)；
2、根據(jù)相應(yīng)方程式校正泵送粘稠液體的流速；
3、根據(jù)相應(yīng)方程式校正泵送粘稠液體時(shí)的揚(yáng)程；
4、根據(jù)相應(yīng)方程式校正泵送粘稠液體時(shí)的效率。
根據(jù)以上四個(gè)步驟即可校正高粘度油品輸送的性能。
展開 流體工程師必讀的六種主要理論模型!
至于黏性的影響，則可根據(jù)試驗(yàn)引進(jìn)必要的修正系數(shù)，討論由理想流體得出的流動(dòng)規(guī)律加以修正。此外，即使是對(duì)于黏性為主要影響因素的實(shí)際流動(dòng)問題，先研究不計(jì)黏性影響的理想流體的流動(dòng)，而后引人黏性影響，再研究黏性流體流動(dòng)的更為復(fù)雜的情況，也是符合認(rèn)識(shí)事物由簡(jiǎn)到繁的規(guī)律的。基于以上諸點(diǎn)，在流體力學(xué)中先研究理想流體的流動(dòng)，后研究黏性流體的流動(dòng)。
釆用理想流體流動(dòng)模型，就形成了理想流體力學(xué)理論。這一理論在解釋很多實(shí)際問題如機(jī)翼升力、誘導(dǎo)阻力等方面，起到了重要的作用，但它不能解釋物體在流體中運(yùn)動(dòng)的阻力及管道和渠道中壓力等一類重要問題。對(duì)這類問題，理想流體流動(dòng)模型與實(shí)際流體有較大差距。
二、 可壓縮流體與不可壓縮流體模型
1. 可壓縮流體模型
流體的可壓縮性是在外力作用下流體的體積或密度發(fā)生改變的性質(zhì)，流體的可壓縮性通常用等溫體積壓縮系數(shù)來衡量。眾所周知，流體都是可以壓縮的，相對(duì)來說，液體的可壓縮性比較小，氣體的可壓縮性比較大。
雖然流體的可壓縮性用等溫體積壓縮系數(shù)來衡量，但并不是說等溫體積壓縮系數(shù)大的流體流動(dòng)就是可壓縮流動(dòng)。
展開 流體動(dòng)力空化：機(jī)制和應(yīng)用
流體動(dòng)力空化
流體動(dòng)力空化是一種空化現(xiàn)象，涉及液體介質(zhì)內(nèi)部蒸汽空穴的發(fā)展。與由于超聲波通過時(shí)流體的壓縮和膨脹引起的超聲空化不同，流體動(dòng)力空化是由流動(dòng)流體的靜壓下降引起的。
水動(dòng)力空化機(jī)制
流體動(dòng)力空化涉及三種機(jī)制：
成核
氣泡增長(zhǎng)
泡沫破裂
流體動(dòng)力空化可以描述為流體介質(zhì)在低壓下的破裂。當(dāng)流體流過不規(guī)則的幾何形狀或狹窄的孔口時(shí)，流體的速度會(huì)上升。速度的增加降低了靜壓。每當(dāng)壓力變得小于局部飽和蒸氣壓時(shí)，就會(huì)釋放出大量空穴（成核）。在壓力下降時(shí)，產(chǎn)生的空腔會(huì)膨脹并破裂（生長(zhǎng)和內(nèi)爆）。當(dāng)空腔坍塌時(shí)，它們會(huì)向周圍的液體中釋放出尖銳的能量沖擊波。沖擊波能夠帶來微觀混合效應(yīng)、無標(biāo)度加熱和可控的轉(zhuǎn)子/液體摩擦。
流體動(dòng)力空化器
使用專用轉(zhuǎn)子（帶孔）以特定速度機(jī)械旋轉(zhuǎn)流體會(huì)產(chǎn)生流體動(dòng)力空化。用于產(chǎn)生流體動(dòng)力空化的專用轉(zhuǎn)子稱為流體動(dòng)力空化器。
在流體動(dòng)力空化器中，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在孔內(nèi)產(chǎn)生遠(yuǎn)離金屬表面的流體動(dòng)力空化。流體動(dòng)力空化器產(chǎn)生的流體動(dòng)力空化在系統(tǒng)內(nèi)完全可控，從而防止表面損壞。氣泡的內(nèi)爆釋放沖擊波，有助于混合和抑制結(jié)垢。流體動(dòng)力空化器在整個(gè)液體中提供均勻的溫度分布，沒有任何傳熱表面。
流體動(dòng)力空化應(yīng)用
水動(dòng)力空化是一種很有前途的空化技術(shù)，可用作納米材料合成的有效工具。水動(dòng)力空化已成功用于化學(xué)或物理過程，例如聚合和解聚、微生物細(xì)胞破裂和脂肪酸水解。它還用于水凈化。受控流體動(dòng)力空化的應(yīng)用包括生物柴油合成、生物質(zhì)預(yù)處理、臭氧化、燃料脫硫、閥門操作、船用螺旋槳以及食品和飲料行業(yè)。
Cadence CFD 仿真工具可以幫助您分析流體動(dòng)力空化對(duì)復(fù)雜的基于流體的機(jī)器系統(tǒng)的影響。在設(shè)計(jì)渦輪機(jī)、螺旋槳和泵時(shí)，這些工具可以支持剪切、沖擊和湍流效應(yīng)的研究。
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計(jì)算流體力學(xué) | 控制方程
CFD流程
問題定義（確定模擬目的、確定計(jì)算域）
前處理和求解（創(chuàng)建幾何實(shí)體、設(shè)計(jì)劃分網(wǎng)格、設(shè)置物理問題、定義求解器、求解監(jiān)控）
后處理過程（查看計(jì)算結(jié)果、修訂模型）
CFD實(shí)現(xiàn)流程
流體力學(xué)的一些基本概念
1）連續(xù)介質(zhì)假設(shè)：流體連續(xù)地充滿整個(gè)空間
2）流體微團(tuán)：微觀充分大，宏觀充分小的流體“質(zhì)點(diǎn)”
控制體：在流動(dòng)區(qū)域內(nèi)劃出一塊有限的封閉區(qū)域
3）密度：
其中 是平均密度（控制體內(nèi)流動(dòng)的總質(zhì)量/控制體體積）
在引入流體微團(tuán)概念后，我們可以輕而易舉地定義流體密度
4）流動(dòng)模型
為了將物理規(guī)律（方程）更方便地應(yīng)用到流體上，我們定義以下四種流動(dòng)模型
四種流動(dòng)模型
5）物質(zhì)導(dǎo)數(shù)
物質(zhì)導(dǎo)數(shù)是流體力學(xué)專有概念，在物理上是指跟蹤一個(gè)運(yùn)動(dòng)的流體微團(tuán)的時(shí)間變化率，在數(shù)學(xué)上可理解為物理量的全導(dǎo)數(shù)，定義式如下
即物質(zhì)導(dǎo)數(shù)為當(dāng)?shù)貙?dǎo)數(shù) 與遷移導(dǎo)數(shù) 之和
6）速度散度
利用運(yùn)動(dòng)的控制體模型，經(jīng)過簡(jiǎn)單推導(dǎo)可得
其中 為收縮到無窮小的控制體的體積
根據(jù)這個(gè)式子，我們可以歸納出速度散度的物理意義實(shí)際上是 每單位體積運(yùn)動(dòng)的流體微團(tuán)，體積相對(duì)變化的時(shí)間變化率
7）流動(dòng)的描述方法及其對(duì)應(yīng)CFD處理方法：
歐拉描述：給出每個(gè)時(shí)刻每個(gè)空間點(diǎn)上的物理量（計(jì)算網(wǎng)格不動(dòng)，求解NS方程）
拉格朗日描述：跟蹤每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)，記錄物理量隨時(shí)間的變化（計(jì)算網(wǎng)格跟蹤流體質(zhì)點(diǎn)）
另外CFD中還有計(jì)算網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)，但不完全跟蹤流體質(zhì)點(diǎn)的方法，如ALE（動(dòng)網(wǎng)格）
流體力學(xué)的控制方程
無論是多么復(fù)雜的流動(dòng)情況，其流動(dòng)都由三個(gè)基本的物理原理控制，即質(zhì)量守恒定律、牛頓第二定律、能量守恒定律。
展開 你是學(xué)流體力學(xué)的？去，給我倒杯水
由于實(shí)際流體的粘性，使得流體運(yùn)動(dòng)的研究變得非常復(fù)雜。為了便于理論分析，在流體力學(xué)中引進(jìn)了“理想流體”的概念。理想流體就是沒有粘性的流體，當(dāng)然這是一種假想的流體，實(shí)際中并不存在。但研究無粘流體的運(yùn)動(dòng)，可以使問題大大簡(jiǎn)化，容易得到流體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。
對(duì)某些粘性影響不大的流動(dòng)問題，忽略粘性所得到的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果往往差別不大。而對(duì)于必須考慮粘性作用的流動(dòng)問題，除了使用更典型的有粘方法，也可專門對(duì)粘性作用進(jìn)行分析，然后再對(duì)理想流體的結(jié)果進(jìn)行修正和補(bǔ)充。
牛頓流體 VS 非牛頓流體
那么流體的粘性和什么有關(guān)呢？
作為世界物理學(xué)界Top2的男人，牛頓除了被蘋果砸到，發(fā)現(xiàn)各種牛X定理，霸屏整個(gè)中學(xué)物理課本之外，連流體也不肯放過。
展開 一期一會(huì) | 什么是流體流動(dòng)？
本專題將以“一期一會(huì)”的形式，攜手各領(lǐng)域?qū)＜遥瑖@Ansys全產(chǎn)品線的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，帶您深入解析流體、結(jié)構(gòu)、電子設(shè)計(jì)及電磁仿真、光學(xué)、光子學(xué)、半導(dǎo)體、自動(dòng)駕駛、汽車、聲學(xué)、航空航天、材料等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，讓復(fù)雜的專業(yè)知識(shí)觸手可及。
流體流動(dòng)，是指液體或氣體在外力或壓差作用下的連續(xù)變形和運(yùn)動(dòng)。流體的流動(dòng)反映了流體改變形狀或適應(yīng)其容器的能力，其與保持固定形狀的固體不同。
流體在流動(dòng)過程中的行為受其粘度的影響；粘度是內(nèi)部流動(dòng)阻力的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一。根據(jù)粘度特性，流體可分為牛頓流體或非牛頓流體。
了解流體流動(dòng)，在許多工程領(lǐng)域中都至關(guān)重要，包括航空航天、土木、機(jī)械和生物醫(yī)學(xué)工程等。此外還在海洋學(xué)、氣象學(xué)和生物學(xué)等科學(xué)學(xué)科中發(fā)揮著重要作用。為了解決復(fù)雜的流體流動(dòng)問題，工程師通常采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）等先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)將強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)硬件與復(fù)雜的數(shù)值方法相結(jié)合。
流體流動(dòng)的物理原理
流體力學(xué)，是根據(jù)流動(dòng)測(cè)量得出的經(jīng)驗(yàn)定律來研究液體和氣體運(yùn)動(dòng)的學(xué)科。流體流動(dòng)問題通常涉及確定以下屬性：
流體速度—描述流體運(yùn)動(dòng)的速度和方向的矢量（單位：米/秒）
流體壓力—描述流體對(duì)其周圍環(huán)境或與之相互作用的表面施加的單位面積力的矢量（單位：帕斯卡，或磅/平方英寸）
流體溫度—表示流體中分子的平均動(dòng)能，反映流體的冷熱程度（單位：攝氏度、開爾文或華氏度）
流體粘度—衡量流體的流動(dòng)和變形的阻力，量化流體微團(tuán)之間在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的內(nèi)部摩擦力（單位：帕斯卡秒）
流體力學(xué)有許多分支學(xué)科，其中包括空氣動(dòng)力學(xué)（涉及研究運(yùn)動(dòng)中的空氣和氣體，例如計(jì)算飛機(jī)機(jī)翼上的力）和流體動(dòng)力學(xué)（涉及研究運(yùn)動(dòng)中的液體，例如確定石油通過管道的質(zhì)量流率）。
展開 從日常到科技突破：流體力學(xué)的 “版圖” 有多大？
當(dāng)你清晨擰開水龍頭接水，看著水流從細(xì)細(xì)的水柱變成盆底的漣漪；當(dāng)你通勤時(shí)開窗，風(fēng)灌進(jìn)車廂帶起發(fā)絲飄動(dòng)；甚至當(dāng)你喝奶茶時(shí)，吸管里上升的液體 —— 這些習(xí)以為常的瞬間，背后都藏著一門 “隱形學(xué)科”：流體力學(xué)。
很多人對(duì)流體力學(xué)的印象，還停留在課本里 “水流過管道”“飛機(jī)翅膀產(chǎn)生升力” 的簡(jiǎn)單案例。但事實(shí)上，這門研究液體、氣體等流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，早已滲透到我們生活、科技、自然的方方面面，其范疇之廣，遠(yuǎn)超大多數(shù)人的想象。
先從 “吃穿住行” 說起
你可能沒意識(shí)到，每天的生活軌跡，都在和流體力學(xué) “貼貼”。
早餐攤前，師傅用勺子攪動(dòng)豆?jié){，漩渦為什么總會(huì)把豆渣卷到中心？這是流體的 “渦旋運(yùn)動(dòng)” 規(guī)律 —— 旋轉(zhuǎn)的流體中，離心力會(huì)讓密度大的物體（豆渣）向渦旋中心聚集，就像臺(tái)風(fēng)中心的 “風(fēng)眼”，看似平靜卻藏著運(yùn)動(dòng)密碼。
穿衣服時(shí)，為什么垂墜感好的面料更顯利落？其實(shí)和 “流體阻力” 有關(guān)。這類面料纖維更順滑，當(dāng)你走動(dòng)時(shí)，空氣流過面料表面的阻力更小，不會(huì)像粗糙面料那樣被氣流 “扯得” 變形，本質(zhì)是流體與固體表面的 “邊界層效應(yīng)” 在發(fā)揮作用。
出門開車，雨天剎車為什么要更小心？除了路面濕滑，更關(guān)鍵的是輪胎與地面之間的 “水膜效應(yīng)”—— 雨水在輪胎花紋與地面間形成一層流體膜，這層膜會(huì)減小摩擦力，而流體力學(xué)正是研究 “水膜厚度如何隨車速變化”“怎樣的輪胎花紋能快速排開水膜” 的核心理論，現(xiàn)在很多車企研發(fā)輪胎時(shí)，都會(huì)用流體力學(xué)軟件模擬不同雨天場(chǎng)景。
就連住的房子，空調(diào)出風(fēng)口的設(shè)計(jì)也離不開流體力學(xué)。為什么有的空調(diào)吹出來的風(fēng) “又冷又硬”，有的卻能讓全屋溫度均勻？
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