普朗特(天津)工程技术有限公司 http://www.pltgc.com 普朗特(天津)工程技术有限公司是自主研发设计生产高端的流体力学实验设备,水洞、风洞、水槽、金属蜂窝, 示踪粒子,竭诚为高校、科研院所和研发型企业服务。 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 zh-CN hourly 1 https://www.s-cms.cn/?v=4.7.5 ISO质量体系认证 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 普朗特(天津)工程技术有限公司ISO质量体系认证证书

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ISO质量体系认证 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 普朗特(天津)工程技术有限公司ISO质量体系认证证书

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历程 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 2017年02月筹备成立----普朗特(天津)工程技术有限公司

2017年04月注册成功

2017年05月筹建工厂,具备研发设计,生产制造,销售

2017年09月实现生产,拥有了一支经验丰富的制造团队

2017年09月天津大学成为我公司第一个客户-水洞

2018年公司拥有了第一项专利-可双向流动的多相流立式水洞、公布号CN109060300A

2018年--2019年公司产品相继走进-清华大学、北京大学、北京航空航天大学、中国科学院大学、南京理工大学、上海交通大学等国内知名院校

2019年公司商标中涡指控商标注册中




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文化 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800

理念:热爱科学、专注品质、勇于创新、终身服务

宗旨:为科研人提供高品质流体力学实验室建设相关产品及技术

能力及特色:研发、设计、制造、安装、服务一体化自有专业团队


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简介 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 普朗特(天津)工程技术有限公司坐落于天津市北辰区河北工业大学科技园,专注于风洞、水洞系列产品研发、设计、制造及测控技术,提供各级各类风水洞的方案研发、精细制造及项目建设。公司以打造品质风水洞产品为目标,设有专业的研发设计部门,专家级顾问团队及丰富的案例,不断沉淀自主知识产权、夯实制造技术、丰富项目执行经验,稳定扎实的迈向高水平流体力学实验装备及全套方案供应商行列。

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普朗特(天津)工程技术有限公司是以科技创新驱动为主的公司。公司主要服务范围:空气动力学风洞设备;流体力学水洞、水槽设备;实验用示踪粒子;蜂窝器等。

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天津大学 姜楠 教授来本公司进行学术交流 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 202382日,受普朗特(天津)工程技术有限公司邀请,实验流体力学专家、天津大学姜楠教授来普朗特(天津)工程技术有限公司开展学术交流及专家指导工作,普朗特公司参与新产品研发的工程师们参加了此次交流活动;姜楠教授对普朗特公司产品开发进行了技术指导,并提出了产品开发立项的建议;此次交流活动取得了预期效果。

 

202383日普朗特(天津)工程技术有限公司办公室宣


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热烈欢迎北京麦迪光流测控技术有限公司来访 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 2023730日,受普朗特(天津)工程技术有限公司邀请,北京麦迪光流测控技术有限公司张尧、胡良杰两位销售总监及技术工程师来普朗特公司开展项目合作及技术交流活动,普朗特公司总工程师孙敬洋、市场部经理王宝全参加了此次活动;会议深入沟通了相关技术,为未来合作及推动技术进步奠定了良好基础。


2023年7月30日普朗特(天津)工程技术有限公司办公室 宣


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什么是风动? Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 流体力学方面的风洞实验指在风洞中安置飞行器或其他物体模型,研究气体流动及其与模型的相互作用,以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法;而在昆虫化学生态学方面则是在一个有流通空气的矩形空间中,观察活体虫子对气味物质的行为反应的实验。



风洞试验。简单地说,就是依据运动的相对性原理,将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中,人为制造气流流过,以此模拟空中各种复杂的飞行状态,获取试验数据。这是现代飞机、导弹、火箭等研制定型和生产的“绿色通道”。



风洞试验中,天平测量得到的模型气动力在转换到气流坐标系上时会因为模型迎角测量的误差引入模型气动力系数误差,而此误差在一些条件下可以占到总的气动力系数误差的25%。因此,准确的迎角测量技术是获得高精度气动特性试验数据的基础。风洞试验数据精确度的先进指标要求模型的阻力系数误差在马赫数Ma位于0.40.9的范围内时不超过0.0001,这就要求模型迎角的测量误差不能超过0.01°。



风洞试验有如下四个优点:①能比较准确地控制实验条件,如气流的速度、压力、温度等;②实验在室内进行,受气候条件和时间的影响小,模型和测试仪器的安装、操作、使用比较方便;③实验项目和内容多种多样,实验结果的精确度较高;④实验比较安全,而且效率高、成本低。因此,风洞实验在空气动力学的研究、各种飞行器的研制方面,以及在工业空气动力学和其他同气流或风有关的领域中,都有广泛应用。


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有趣的流体小知识 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 有趣的流体小知识(二)——神奇的卡门涡街

有趣的流体小知识(二)——神奇的卡门涡街


天才通常拥有比常人敏锐的洞察力。实验中的反常现象引起了冯·卡门的注意,他想「也许振动不是偶然的,而是由内在原因决定的」。于是卡门从理论角度进行思考。这个被称作「卡门涡街」的理论被后来众多实验证实。「卡门涡街」的名称,也沿用至今


历史注记

什么是卡门涡街

摘自 Wikipedia "Kármán vortex street"

In fluid dynamics, a Kármán vortex street (or a von Kármán vortex street) is a repeating pattern of swirling vortices, caused by a process known as vortex shedding, which is responsible for the unsteady separation of flow of a fluid around blunt bodies.

在流体动力学中,卡门涡街 (或 冯·卡门涡街)是一种重复的旋涡模式,由一个被称作旋涡脱落的过程引起,该过程是钝体周围的流体流动产生非定常分离的原因之一。

It is named after the engineer and fluid dynamicist Theodore von Kármán and is responsible for such phenomena as the "singing" of suspended telephone or power lines and the vibration of a car antenna at certain speeds. Mathematical modeling of von Kármán vortex street can be performed using different techniques including but not limited to solving the full Navier-Stokes equations with k-epsilon, SST, k-omega and Reynolds stress, and large eddy simulation (LES) turbulence models, or by numerically solving some dynamic equations such as the Ginzburg-Landau equation.

它以工程师兼流体动力学家 西奥多·冯·卡门 的名字命名。悬挂在空中的电话或电力线会发出「嗡鸣」,汽车天线在特定风速下会振动,卫星图片上岛群后面出现的尾迹(如图 1 所示)……这些现象都是由卡门涡街造成的。卡门涡街有多种数学建模方式,比如求解应用 k-epsilonSSTk-omega, 雷诺应力和大涡模拟 (LES) 湍流模型的完整 Navier-Stokes 方程,或数值求解 Ginzburg-Landau 方程等动力学方程。

图 1 卫星拍摄的群岛后出现的卡门涡街

流体力学大师,航空航天奇才

西奥多·冯·卡门(1881年5月11日 ~ 1963年5月6日),匈牙利犹太人,1936年入美国籍,是20世纪最伟大的航天工程学家,开创了数学和基础科学在航空航天和其他技术领域的应用,被誉为「航空航天时代的科学奇才」。 卡门师从有「现代流体力学之父」「空气动力学之父」之称的普朗特(我国著名流体力学家 陆士嘉先生 是普朗特的唯一亲传女弟子)。 他所在的加利福尼亚理工学院实验室后来成为美国国家航空和航天喷气实验室(NASA JPL),我国著名科学家钱伟长、钱学森、郭永怀、林家翘都是他的亲传弟子。同时,卡门在我国老百姓中知名度也很高。

冯·卡门在航空事业上的卓越成就是无可辩驳的。航空学和航天学上一些最光辉的理论、概念都是以他的名字命名,月球上也有一个名为冯·卡门的陨石坑。而航空史上令人瞩目的里程碑,如齐柏林飞艇、风洞,滑翔机和火箭…… 可以说20世纪的一切实际飞行和模拟飞行的成功都与他有着密切联系。卡门特别的贡献包括非弹性弯曲,环筒流的非定常尾迹,层流稳定性,紊流,定常和非定常流中的翼型,边界层以及超音速空气动力学。在其他领域他也有贡献,包括弹性,振动,传热和结晶学等。

卡门涡街的发现

Although named after Theodore von Kármán, he acknowledged that the vortex street had been studied earlier by Arnulph Mallock and Henri Bénard. Kármán tells the story in his book Aerodynamics:

虽然以冯·卡门的名字命名,卡门本人指出 阿努夫·马洛克 和 亨利·伯纳德 早前就对漩涡街进行过研究。卡门在他的《Aerodynamics》(空气动力学)著作中讲述了这样一个有趣的故事:

...Prandtl had a doctoral candidate, Karl Hiemenz, to whom he gave the task of constructing a water channel in which he could observe the separation of the flow behind a cylinder. The object was to check experimentally the separation point calculated by means of the boundary-layer theory. For this purpose, it was first necessary to know the pressure distribution around the cylinder in a steady flow. Much to his surprise, Hiemenz found that the flow in his channel oscillated violently. When he reported this to Prandtl, the latter told him: 'Obviously your cylinder is not circular.' However, even after very careful machining of the cylinder, the flow continued to oscillate. Then Hiemenz was told that possibly the channel was not symmetric, and he started to adjust it. I was not concerned with this problem, but every morning when I came in the laboratory I asked him, 'Herr Hiemenz, is the flow steady now?' He answered very sadly, 'It always oscillates.'

1911年,路德维希·普朗特[1]给了他的一个博士生,卡尔·希门兹[2]一个任务:建造一个可以观察到圆柱体后面的水流分离的水道,以通过实验来检验利用边界层理论计算出的流动分离点的正确性。为此,首先需要知道在稳定流动中圆柱体周围的压力分布。令希门兹吃惊的是,他发现管道中的流动振荡十分剧烈。当他将这一情况报告给普朗特时,导师告诉他:「很明显,你的圆柱体不是准确的圆形。」然而,即使在对圆柱进行了非常仔细的打磨之后,流动仍然在振荡。接着,普朗特又告诉希门兹可能由于槽道不对称,希门兹又开始调整它。我不是很关心这个问题,但每天早上我一进实验室就问他:「希门兹先生,现在流量稳定了吗?」他非常悲伤地回答说:「它总是振荡的。」

天才通常拥有比常人敏锐的洞察力。实验中的这种反常现象立刻引起了冯·卡门的注意,他想「也许振动不是偶然的,而是由内在原因决定的」。于是卡门从理论上进行思考,起初他设想圆柱体后的水流形成两道对称排列但反方向的旋涡,但发现这种状态不能维持,很快不稳定。于是他假设两道旋涡交错排列,计算结果表明这种状态在一定条件下能够维持。卡门将计算结果向导师普朗特报告。随即普朗特命卡门写出论文发表。这是卡门的第一篇论文,也是他的成名之作。这个关于涡街的理论被后来众多实验证实。「卡门涡街」的名称,也沿用至今

一向谦虚的卡门认为他在 1911 ~ 1912 年,对这一问题研究的贡献主要在两个方面:

  • 一是发现涡街只有当涡旋是反对称排列,且仅当行列的距离对同行列内相邻两涡旋的间隔有一定的比值时才稳定;

  • 二是将涡系所携带的动量与阻力联系了起来。

不过,这一开创性贡献足以写进后辈们的教科书了~

下面,就让我们回到1911年,感悟大师的直觉,享受物理的奇妙,体验科学的魅力。


卡门的建模思路

物理的直觉告诉卡门,流动稳定的振荡与组合旋涡,即点涡系的稳定性有关。但是,两道对称排列但反方向的旋涡的互相诱导明显不稳定。那么如果两道旋涡交错排列呢?这样又能诞生怎样的奇妙现象呢?

现在构建一个按图 2 所示排列的点涡系,其由两排强度相同、符号相反,水平间距相同 (均为  ),错位排列的点涡列组成,考虑无粘情形。两排点涡位于 =±2 直线上。

图 2 双列交错点涡系示意图

现在让我们尝试绘制点涡系诱导流场的流线。并思考:当两列点涡满足什么位置关系时,点涡系能够保持无粘中性稳定?


模型的数学解答

我们知道,在复平面上,考虑二维、不可压、势流情形,点涡诱导速度的复位势可以表达为[3]

(1)()=Γ2iln(0)

其中,=+i= 为复平面坐标,0 为点涡位置。复位势可表达为

(2)()=+i

其中, 为速度势, 为流函数。

图 3 所示,考虑放置在  轴上,关于  轴对称(原点布置一个点涡),强度相同,间距相同为  的一排无穷多个点涡。

图 3 单列点涡系示意图

由叠加原理,其复位势可表示为[4]

(3)()=Γ2=ln()=Γ2ln[=1(1222)]+(Γ2ln[(2)(42)(22)])

由正弦三角函数展开式

(4)sin==1(1222)

则式 (3) 可进一步简化为

(5)()=Γ2ln(sin)

进而由坐标平移,写出点涡系的总复位势为

(6)()=Γ2ilnsin[(2i)]sin[(+2i2)]

进一步考虑上图 2 所示单排点涡,可写出流函数为

(7)0=12i[0()0()]=Γ4ln12(cosh2cos2)

再由坐标平移可得,上下两排点涡分别产生的流函数为

(8)1=Γ4ln12{cosh[2(2)]cos(2)}

(9)2=Γ4ln12{cosh[2(+2)]cos[2(2)]}

由线性性质,叠加可得原点涡系的流函数最终形式为

(10)=1+2=Γ4ln{cosh[2(2)]cos(2)cosh[2(+2)]cos[2(2)]}.

以上流函数定义在笛卡尔坐标系 (,) 下。令其为常数 const ,则可根据不同 / 大小的情形,来绘制一系列流线簇。

下面采用 Mathematica 12.3 软件分别绘制 /=0.00, 0.05,0.15,0.2806,0.35, 0.50, 1.00, 1.50 六种情形下的流线分布,并设置 =1,Γ=1 ,如图 4 所示,源代码见附录

可以观察到,该点涡系流线呈现在上下两排点涡间交替穿插的特点。随着 / 增加,两排点涡间的流线扭曲程度逐渐趋缓。当 /=0 时,该点涡系退化为单排点涡系。

值得注意的是,当 /=0.2806 时,该点涡系正是由冯·卡门提出的唯一能够保持无粘中性稳定的情形,即为著名的卡门涡街 (von Kármán Vortex Street)。这里有关点涡系稳定性的推导这里从略,详细请参考相关文献。

(a) b/a = 0.00

(b) b/a = 0.05

(c) b/a = 0.15

(d) b/a = 0.2806 (中性稳定)

(e) b/a = 0.35

(f) b/a = 0.50

(g) b/a = 1.00

(h) b/a = 1.50

图 4 不同 b/a 情形下点涡系诱导的流线簇示意图

由一个看似基本的点涡系稳定性问题,便获得了卡门涡街优美的数学模型,是不是很奇妙呢?

后来,在卡门基础上,进一步研究发现,圆柱绕流卡门涡街(如图 5, 6 所示)的形成,其来流必须满足一定条件

图 5 圆柱绕流形成卡门涡街示意图

图 6 圆柱绕流形成卡门涡街实际图

由 量纲分析 可知,主导涡街形态的两个无量纲数为 斯特劳哈尔数 St (Strouhal number) 和 雷诺数 Re (Reynolds number),其定义分别如下:

(11)St=

其中, 为涡脱频率, 为特征长度, 为来流速度。St 的物理意义是非定常运动惯性力与惯性力之比,是表征流动非定常性的相似准则,也是是非定常空气动力实验中要模拟的相似准则。

(12)Re=

其中, 为运动粘性系数。Re 的物理意义是定常运惯性力与粘性力之比,是流体力学中最基本、最重要的无量纲数。

关于卡门涡街中扰流圆柱涡的脱落频率 泰勒(F. Taylor和 瑞利(L. Rayleigh给出了下列经验公式[5]

(13)=0.198(119.7Re)

该式适用于 250<Re=<2×105。其中  为圆柱直径。由此看出,扰流圆柱卡门涡街中涡脱落频率  与流速  成正比,即流速越大,涡脱落的越快;而与圆柱直径  成反比,即圆柱直径越大,涡脱落的越慢。

通过上述经验式我们还可以定量分析一些现象:比如在风吹电线嗡鸣发声的现象中,假设已知风速和电线的直径,那么就可以获得风嗡鸣的频率。反之,我们测得了声音频率就可以获得风速![6]

当然,卡门涡街的理论与应用不止于此,感兴趣的小伙伴可以去参考相关资料哦!

神奇的卡门涡街,不朽的探索精神,伟大的物理直觉,无穷的科学灵感!



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某大学直流风洞项目积极有序进展中 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 近日来,我单位承建的某大学直流风洞生产工作正在热火朝天地进行中,我司各部门员工大战酷暑,齐心协力,日夜奋战在研发生产第一线,为该项目保质保量保工期交付打下了坚实的基础!微信图片_202307211413341.jpg

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第十三届全国流动显示学术会议胜利召开! Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 2023 7月下旬第十三届全国流动显示学术会议在宁夏银川召开,会议由中国空气动力学会流动显示专业委员会主办,中国空气动力研究与发展中心高速所承办,我司组织研发,生产,销售各部门代表出席了本届盛会,与会代表热烈讨论,互通有无,交流行业最新研究成果,会议取得了圆满成功。微信图片_20230721135044.jpg

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某单位直流风洞生产完成 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  我单位承建的某单位直流风洞生产工作已圆满完成,即将运输到用户地进入安装阶段。预祝一切顺利!

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趣味力学现象-2 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  

在上期文章,我们分享了一些生活中的有趣的力学原理,今天继续给大家介绍这类现象,感受力学在生活中对我们方方面面影响。

漫话高压锅

通常在海平面上的大气压为101325pa,这时水的沸点是100℃;海拔升高大气压下降,如在海拔3000m处,大气压只有70000pa左右,这时水的沸点低于90℃,这就是为什么在高原上煮饭不容易熟的原因。为了提高水的沸点,就要将水的环境气压提高。高压锅正是利用加大锅内局部压力的办法来提高水的环境压力。为了避免由锅内压力升高引起高压锅爆炸的危险,如何使密闭容器内部局部压力保持一个固定值,这就是高压锅限压阀的功能。限压阀的构造很简单,实际上是一个金属重块和一个适当面积的排气孔,如图所示,设金属块的重量为w,排气孔面积为s,则锅内的气压被控制。当锅内压力小于p时,限压阀关闭,因为这时重块的重量大于气压对它的压力,重块将排气孔堵死;反之,当锅内气压大于p时,气体对重块的总压力大于重块的重量,限压阀便打开放气。于是高压锅内的气压便可以维持为p。我国现在通用的高压锅,p的设定值为1.2个大气压左右,对应锅内水的沸点为120℃。

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捞面条的学问

捞面条用筷子,这是一个常识,但却有说法。用筷子挑面条,开始比较容易,问题是剩下最后几根面条如何捞走。方法是先使锅离火,然后用筷子在锅里做圆形搅拌,使面汤旋转起来,这时面条便会自然集中到锅底中心,用筷子到锅中心去夹。如此重复几次,面条便会一根不剩。熟悉流体力学的人,不难对面条向锅底集中给出解释,这就是所谓的二次流问题。如果将旋转起来的面汤看为一次流动,这时微团体做圆周运动,微团加速指向圆心,其加速度与压力梯度符号相反,压强由锅中心向锅底是增加的,由于锅底这层流速很小,惯性力与压差不平衡,由此将面条带到锅底中心。

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夜半钟声到客船

月落乌啼霜满天,江枫渔火对愁眠。姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。这是唐朝诗人张继写的《枫桥夜泊》。读这首诗,我们可以想象,那悠扬的夜半钟声,可以隔河传到彼岸。夜间声音为什么会传得更远呢?首先,声音是声源震动扰动了空气,扰动以波的形式往外传。如果空气中各点的声音是相同的,由这个点传出的声波的波前是一个球面。如果声音在大气中不同高度传播速度不同,这时波前就不在保持球面,而发生畸变,产生折射现象。白天同夜间,声音传播远近不同,就是由这个折射现象产生的。白天,由于地面接收太阳辐射温度高,地面声音大于高空,这时声音传播路径折向高空。在夜间,靠近地面空气温度比上空相对高,结果高空声速大于地面,声音折向地面,这就是夜间声音传播相对远的道理。

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伐木的学问

用刀裁玻璃是先制造裂纹而后造成断裂,售货员撕布也是先在布边剪一个小口,然后再撕开,用锯子伐木等日常生活中随处可见的现象都是断裂力学方法最常见的例子。

伐木时先用锯子在靠近地面的地方把树锯出一条缝,也就是加工出一条裂纹来。人们在有锯缝的一侧裂纹上方尽可能高而又便于施力的地方用力推树, 这时裂纹受拉力作用,在断裂力学中是典型的所谓张开型(又称I型)裂纹问题。这时造成树断裂的原因主要是外力在裂纹尖端的应力强度因子KI达到木头抗断裂的临界韧性值(描述材料抗断裂性能的物性值)后引起的。可见人们利用断裂力学方法为人类服务可追溯到2700年以前当不为过。

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香港科技大学低湍流度卧式回流水洞项目即将竣工 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  

由我公司承建的香港科技大学低湍流度卧式回流水洞实验设备即将竣工,该设备试验段长4.5米,宽0.7米,高0.7米,不日将完成建设工作正式投入使用。

以下为施工现场图片:



 



 

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热烈欢迎中国航天十一院领导莅临我公司参观指导 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800         本月15号,中国航天十一院(中国航天空气动力技术研究院,又称中国航天科技集团公司第十一研究院,是中国航天科技集团有限公司的航天空气动力学研究机构,始建于1956年,于2004年正式成立。研究院主要从事飞行器空气动力综合技术研究,开发和研制了各种飞行器气动外形优化设计平台和气动性能预测方法。)董处长莅临我公司参观生产车间,与我公司技术人员进行了深入的交流并对我公司各项工作提出了宝贵意见。


 


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北部湾大学实验水槽即将竣工 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 由我公司承建的北部湾大学水槽实验室设备-卧式循环水槽即将竣工,该设备整体长30米,宽10米,高4.6米,试验段8m*2m*2m,是广西省最大的教学水槽设备,历经几个月的不懈努力,普朗特公司终于克服众多困难,不日将成功完成该项目建设工作。

以下为现场图片:

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趣味力学现象-1 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  

趣味力学现象

走路的力学

活动离不开走路,但学会走路并不容易。原始人类从丝足爬行进化到双足直立行走,经历了10000多万年漫长的历程。从静力学角度分析,双足步行与四足爬行最大的区别在于:四足爬行可以保证质心不越出支撑足与地面的接触点围成的区域,因此每个时刻都处于静力学平衡状态。

而双足步行只有一个支点,重心经常越出支撑足与地面的接触范围,处于静力学不平衡状态。人在走路时重心总是位于支点的上方,相当于一个倒置的复摆。简单的动力学分析可以证明,倒摆的运动局限在垂直的位置附近的小范围内,支点的控制作用可使倒摆的垂直平衡位置从不稳定转为稳定。

在实际步行运动中,经过训练的人会要求人体重心在支点后方时,足底的摩擦力朝后,则随重心的前移而减小。当重心移到质点的前方时,摩擦力变向改为朝前。穿上底部有花纹的防滑鞋可使摩擦系数增大,稳定域也随之扩大。当运动员身体前倾、步长增大时仍能保证步行的稳定性。

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秦陵铜车的力学原理

1980年从秦始皇陵西侧出土的两乘铜马车,是仿照秦始皇生前出游的仪仗车制作的,约为真实马车的二分之一大小。铜马车结构设计之合理,造型之完美,工艺制作之精良,震惊中外。这一历史文物不仅是举世无双的设计杰作和工艺精品,更是秦代机械的典型代表。在两千多年前的秦代,中国机械设计的先驱们已经能灵活巧妙的应用力学知识和原理进行机械设计了,这无可置疑的证明了,当时我国的科学技术走在世界的前列。

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踪迹随风叶,程途犯斗槎

“踪迹随风叶,程途犯斗槎”,诗人由景入情,以景寓情,用风叶和船只所显示的流体运动来形象、生动地比喻和描述远行在外之人的行迹和旅途。

流动显示是求不改变流体运动性质的前提下,用图像显示流体运动的方法,其任务是将流体不可见的流动特征成为可见的。俗话说“百闻不如一见”,人们通过流动显示看到了流体的特征,从而可进一步研究探索和应用流体运动规律。现在以“云”来显示大气的流动,人们已很常见。如每天在中央电视台的气象预报节目中,人们能从电视屏幕上看到由云形成的千姿百态的流动图案,显示出在大气中所发生的动力过程。

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流动显示是了解流体运动特性,并深入探索其物理机制的一种直观、有效的手段。它能发现新的流动现象,如层流和湍流两种流动状态及其转捩、涡旋、分离、激波、边界层、壁湍流相干结构等;据了解,流动显示技术己在许多实际问题的研究中,发挥了很大的作用,如三角翼和双三角翼的前缘主涡、二次涡和尾涡的形成和发展,钝物体尾迹的涡旋结构,以及多体干扰等。

风乍起,吹皱一池春水

“风乍起,吹皱一池春水。”是南唐词人冯延巳的词作《谒金门·风乍起》中的首句,作者用一个“皱”字将春风吹拂而过,水面荡漾起细微波纹的画面从静景变为动景,从力学角度来看,是一幅流动不稳定性的画面,即“风生波”问题,观察海面由风吹起的波浪,当风速达到76.4m/s时,碎浪和蒸发率都突然增加,当风速增大到88.8m/s时,波浪的波长可增大到6cm。由于海洋开发利用的需要,风浪的发生机制问题至今仍是流体力学和海洋科学工作者关心和研究的课题。

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空气动力学在航空上的重要地位 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  

大家都知道飞机是比空气重得多的东西,一架歼击机可以上十吨,很多大型旅客机重达一百多吨,这样重的机器能够腾空,全靠它和空气的相对运动,这运动使空气对飞机产生了巨大的作用力,其中有一个分力是竖直向上抵消飞机的重力的,这个力叫举力。

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举力大致是和速度平方成正比的(飞行速度很高之后,譬如接近音速或进入超音飞行之后,实际情况和这一规律就较大的出入了),作用力里面还有一个与飞行方向相反的分力称为阻力。关于这个阻力我们在日常生活中就有这种感性知识。刮大风时,我们逆风走时比顺风走吃力得多。这个力大致也是和速度的平方成正比的(接近音速时会大大增加,进入超音速飞行时另有规律),所以逆风愈大,阻力愈显著。没有这种阻力的话,也许你都能超过世界百米记录。这也就是为什么跑百米的正式记录必须风速小于一定的值才被承认的缘故。

我们要的是空气给飞机以足够的竖向力以托着全机的重量,同时阻力愈小愈好。高速飞机和火箭导弹之类的飞行器,尽量减小阻力就是它的主要课题。空气动力学正是研究飞行器和空气的相对运动的一门科学。它研究的是空气的流动规律,这规律在具体问题上又各有它的特殊性。

上述的两大问题--举力和阻力,在每个具体的飞行器上需要作不同的具体的解决。自从莫查依斯基的第一架飞机出世以来,空气动力学就从一般的力学里分了出来,而且迅速的发展起来。在短短的五六十年之间飞机从每小时几十公里的速度很快地发展到了今天的每小时两三千公里以上的速度,没有空气动力学方面的相应发展那是不可想像的。

空气动力学和飞行器的飞行是一种理论指导实践,实践丰富理论的关系。过去的确有过理论落在实践后面的事情,今后肯定还会有。莫查依斯基的空气动力学知识大概还不及现在我们中学里的航模小组的同学知道得多。他凭一些对气流的感性知识经刻苦的摸索与试验终于把第一架飞机造出来了,使飞机上了天。但以后如果始终停留在摸索和经验主义阶段,那不用说今天不会有超音速飞机,恐怕连“北京一号”也不会有。

早期的飞机虽然碰上好运气也能飞得不错,可是弄不好就要摔下来,粉身碎骨。连空中安全飞行都没有保障,进一步提高速度那是谈不上的。是什么原因呢?原来感性知识似乎告诉人们几十公里的速度已经很高了,机翼前缘似乎应该用尖头的,你看快船不都用尖头吗?俄罗斯航空之父儒可夫斯基从理论上指出,当时的飞机机翼应该具有圆头尖尾的形状。圆头可以解决失事的问题。尖尾的作用后来弄清楚不仅是产生举力所需要的,而且可以大大减少阻力。有了儒可夫斯基的机翼理论,飞机才成为可靠的一种航空器。以后在生产的需要下,不断提高发动机的马力,改善飞机的外形,以减小阻力,这样飞机才迅速发展起来。后来研究到了超音速的理论才知道飞机真正到了高速,高到超过音速时,机翼确实应该用尖前缘。当初错在不懂所谓低速高速应该和一种什么速度去对比。现在清楚了,应该和音速去比。
  也有很多实践走在理论后面的例子。例如直升机的想法并不比普通形式的定翼机晚多少,但由于许多问题(振动,稳定性等)没有解决,以至真正能用的直升机晚了三十多年才造成。又如用轴流式压气机的燃气涡轮,要不是因为当初空气动力学的基础知识不够的话,也会早四五十年出世的。
  目前的情况超音速的歼击机已经在使用,超音速的客机也在设计试制了。苏联的三颗人造卫星上了天,人造行星正在遨游太空。这些飞行器的空气动力学问题,只能说在基本上已经有了理论的解答,细节上没有解决得很彻底的问题还有的是。在这个阶段上可以说又是实践走到了理论的前面。我们可以断言,理论会很快的跟上去,并把飞行器的发展向前推进一步。
  新型的航空器出世之后,往往会提出一种完全新的学问来,至少要在一种很不相同的具体条件下应用并发展已有的理论。人造卫星要到很高的稀薄大气层中去飞行,因此提出了高超音速稀薄空气动力学的问题。在那种大气层中可能气体已成离子状态,因而会出现电磁力,或者由于飞行器运动得太快,靠近物体表面的气体温度过高,使气体离子化,因而出现电磁力,处理这种流动就得考虑到电磁力,这是普通飞行高度和速度之下所没有的问题,这样就要求发展一支称为电磁流体力学的科学。像直升机的问题属于第二种情况,虽然不需要发展出一门完全新的科学来,但直升机的旋翼的工作情况却与普通飞机的固定翼大不相同,有好些新的具体问题要解决的。
  一门科学,和其他一切事物一样,发展是无止境的。绝不会因超音速飞机已经有了,人造卫星和行星已经上了天就没事可干了。恰恰相反,今天空气动力学上待做的工作比以前任何一个时期还要多。
  除了上面说到的飞机本身的空气动力学问题之外,飞行器上的喷气发动机和火箭发动机里也有许多空气动力学问题在内。除了燃料之外,要提高这种喷气式发动机的推力,第二个重要关键就是空气动力学问题得到更完善地解决。
  此外,一般工业上凡是用到气流的地方都有空气动力学问题,像通风机,蒸汽涡轮机,燃气涡轮机等,用到大量气流工作的机器,现在都要用空气动力学的原理来更好地解决问题,以提高效率,为国民经济创造更多的财富。连火车现在也有许多问题要从空气动力学的角度上去解决了,因为火车的速度要想超过每小时100公里的话,不从空气动力学上去考虑问题是不行的了。
  自从人们认识到空气动力学对航空发展的重要性之后,各国相继建立空气动力学方面的研究机关和实验室。苏联在革命之后就由列宁倡议在儒可夫斯基的领导下建立了中央空气流体动力学研究所(ЦАГИ)。这个研究所为苏联的航空事业做出了辉煌的成绩。许多现代研究所,工作人员都在千名以上。
  我国在解放前,自己的航空事业是谈不上的,当然也谈不上空气动力学的研究工作和人材的培养。解放后,各方面的建设都展开了,我们有了自己的航空事业,有了制造飞机的工厂,也有了培养航空工业方面的人材的学校。科学院有了专门从事于流体力学(范围较空气动力学广些,可以包括空气动力学在内)研究的组织。57年作科学规划之后,许多大学和学院成立了流体动力学专业或空气动力学专业。大跃进以来又有许多大学和学院成立了这方面的专业。此外还建立了一些研究机关。这完全是个从无到有的过程。在解放前,全国数起来不过三四个小尺寸低速风洞,只能做教学用。解放后,不仅成立了培养人材的专业,建立了研究所,而且在许多大学和学院以及研究机关里都建立起进行研究所必需的风洞。有适于做生产实验的大口径低速风洞,洞身最大直径达十几米,看来有三四层楼房高。有相当大口径的高音速风洞,能做生产实验和基本科学研究。教学用的小尺寸低速和高风洞那是各校都普遍添造的。
  当然这还只是一个开头,随着祖国经济建设的展开,航空事业会不断的发展和壮大,这方面的人材可能不止以千数计,设备也会不断地添造更多的更新的更完善的风洞。祖国的一切事业都像初升的太阳,空气动力学事业的未来也是一样的光辉灿烂!

 

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当年流体力学老师这么讲,我怎么会挂科? Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800

          当年的流体力学是那么的难学,如果有人这么给我们解释,我相信,我肯定能通过考试的。现在想起来,都是满满的回忆呀。

 

 

天才/学霸/大神——伯努利

 

伯努利(Daniel Bernouli,1700~1782)瑞士物理学家、数学家、医学家。他是伯努利这个数学家族(4代10人)中最杰出的代表,16岁时就在巴塞尔大学攻读哲学与逻辑,后获得哲学硕士学位,17~20岁又学习医学,于1721年获医学硕士学位,成为外科名医并担任过解剖学教授。但在父兄熏陶下最后仍转到数理科学。伯努利成功的领域很广,除流体动力学这一主要领域外,还有天文测量、引力、行星的不规则轨道、磁学、海洋、潮汐等。

 


本文从实例篇、理论篇、应用篇三个方面展开,肯定让您不虚此行

 

1
《实例篇——伯努利原理》

 

丹尼尔·伯努利在1726年首先提出:“在水流或气流里,如果速度小,压强就大;如果速度大,压强就小”。我们称之为“伯努利原理”。

 

我们拿着两张纸,往两张纸中间吹气,会发现纸不但不会向外飘去,反而会被一种力挤压在了一起;因为两张纸中间的空气被我们吹得流动的速度快,压力就小,而两张纸外面的空气没有流动,压力就大,所以外面力量大的空气就把两张纸“压”在了一起。

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这就是“伯努利原理”原理的简单示范。

 

(1)列车(地铁)站台的安全线

 

在列车(地铁)站台上都划有黄色安全线。

这是因为列车高速驶来时,靠近列车车厢的空气被带动而快速运动起来,压强就减小,站台上的旅客若离列车过近,旅客身体前后会出现明显的压强差,身体后面较大的压力将把旅客推向列车而受到伤害。

所以,在火车(或者是大货车、大巴士)飞速而来时,你绝对不可以站在离路轨(道路)很近的地方,因为疾驶而过的火车(汽车)对站在它旁边的人有一股很大的吸引力。有人测定过,在火车以每小时50公里的速度前进时,竟有8公斤左右的力从身后把人推向火车。

 


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看懂“伯努利”原理后,等地铁再也不敢跨过那条黄线了吧(分享给身边的人哦~~)

 

(2)船吸现象

 

1912年秋天,“奥林匹克”号轮船正在大海上航行,在距离这艘当时世界上最大远洋轮的100米处,有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”号正在向前疾驶,两艘船似乎在比赛,彼此靠得比较近,平行着驶向前方。忽然,正在疾驶中的“豪克”号好像被大船吸引似地,一点也不服从舵手的操纵,竟一头向“奥林匹克”号撞去。最后,“豪克”号的船头撞在“奥林匹克”号的船舷上,撞出个大洞,酿成一件重大海难事故。

 

究竟是什么原因造成了这次意外的船祸?在当时,谁也说不上来,据说海事法庭在处理这件奇案时,也只得糊里糊涂地判处“豪克”号船长操作不当呢!

 

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后来,人们才算明白了,这次海面上的飞来横祸,是“伯努利原理”现象。我们知道,根据流体力学的“伯努利原理”,流体的压强与它的流速有关,流速越大,压强越小;反之亦然。用这个原理来审视这次事故,就不难找出事故的原因了。

 

原来,当两艘船平行着向前航行时,在两艘船中间的水比外侧的水流得快,中间水对两船内侧的压强,也就比外侧对两船外侧的压强要小。于是,在外侧水的压力作用下,两船渐渐靠近,最后相撞。又由于“豪克”号较小,在同样大小压力的作用下,它向两船中间靠拢时速度要快的多。因此,造成了“豪克”号撞击“奥林匹克”号的事故。

 

现在航海上把这种现象称为“船吸现象”。

 

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我们用图解分析一下:

 

图218中的两艘船在静水里并排航行着,或者是并排地停在流动着的水里。两艘船之间的水面比较窄,所以这里的水的流速就比两船外侧的水的流速高(如果难以理解的话,就将船看做静止,水在超船流动),压力比两船外侧的小。结果这两艘船就会被围着船的压力比较高的水挤在一起。有经验的海员们都很知道两艘并排驶着的船会互相强烈地吸引。

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如果两艘船并排前进,而其中一艘稍微落后,像图219所画的那样,那情况就会更加严重。使两艘船接近的两个力F和F,会使船身转向,并且船B转向船A的力更大。在这种情况下,撞船是免不了的,因为舵已经来不及改变船的方向。


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鉴于这类海难事故不断发生,而且轮船和军舰越造越大,一旦发生撞船事故,它们的危害性也越大,因此,世界海事组织对这种情况下航海规则都作了严格的规定,郭鹏学暖通。它们包括两船同向行驶时,彼此必须保持多大的间隔,在通过狭窄地段时,小船与大船彼此应作怎样的规避,等等。

 

这样,大家就会理解了:为什么有些海峡和运河看起来比较宽,而航运管理方却仍说:“不适合两船并排或相向而行”了吧!

 

(3)游泳

 

学会了“伯努利原理”,我们就会明白:为什么到水流湍急的江河里去游泳是一件很危险的事。

 

有人计算了一下,当江心的水流以每秒1米的速度流动时,差不多会有30公斤的力在吸引、排挤着人的身体,就是水性很好的游泳能手,也望而生畏,不敢随便游近哪!

 

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(4)刮风掀翻屋顶或压垮大桥

 

当刮风时,屋面上的空气流动得很快,等于风速,而屋面下的空气几乎是不流动的。根据“伯努利原理”,这时屋面下空气的压力大于屋面上的气压。要是风越刮越大,则屋面上下的压力差也越来越大,一旦风速超过一定程度,这个压力差就“哗”的一下掀起屋顶!正如我国唐朝著名诗人杜甫《茅屋为秋风所破歌》所说的那样:“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅。”

 

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台风吹垮大桥也是“伯努利原理”的作用:台风经过大桥,会从桥面上和桥洞里吹过。由于桥洞相对于桥面比较小,所以风经过的时候,风速比较快,压强较小,而桥面上的风速比较慢,压强较大。这样,就产生了压强差。桥梁如果承受不了这样的压力,就会被压垮塌。

 

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(5)香蕉球(弧线球)

 

如果你经常观看足球比赛的话,一定见过罚前场直接任意球。这时候,通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”,挡住进球路线。而进攻方的主罚队员,起脚一记劲射,球绕过了“人墙”,眼看要偏离球门飞出,却又沿弧线拐过弯来直入球门,让守门员措手不及,眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。

 

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为什么足球会在空中沿弧线飞行呢?原来,罚“香蕉球”的时候,运动员并不是把脚踢中足球的中心,而是稍稍偏向一侧,同时用脚背摩擦足球,使球在空气中前进的同时还不断地旋转。这时,一方面空气迎着球向后流动,另一方面,由于空气与球之间的摩擦,球周围的空气又会被带着一起旋转.这样,球一侧空气的流动速度加快,而另一侧空气的流动速度减慢。

 

“伯努利原理”告诉我们:气体的流速越大,压强越小。由于足球两侧空气的流动速度不一样,它们对足球所产生的压强也不一样,于是,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯了。

 

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(6)喷雾器

 

喷雾器是利用流速大、压强小的原理制成的。

 

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让空气从小孔迅速流出,小孔附近的压强小,容器里液面上的空气压强大,液体就沿小孔下边的细管升上来,从细管的上口流出后,液体受到空气流的冲击,被喷成雾状。

 

 

 

 

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(7)汽油发动机的化油器

 

汽油发动机的化油器,与喷雾器的原理相同,化油器负责的两件事:

  

  • 让燃油汽化。

  • 让汽化的燃油和一定比例的空气相混合形成混合气。

 

 

 

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(由于技术、利润等原因,汽车的化油器已经被电喷取代)

 

化油器是向汽缸里供给燃料与空气的混合物的装置,构造原理是:当汽缸里的活塞做吸气冲程时,空气被吸入管内,在流经管的狭窄部分时流速大,压强小,汽油就从安装在狭窄部分的喷嘴流出,被喷成雾状,形成油气混合物进入汽缸。

 

 

 

2
《理论篇——伯努利方程》

 

伯努利方程是瑞士物理学家伯努利提出来的,是理想流体作稳定流动时的基本方程,对于确定流体内部各处的压力和流速有很大的实际意义、在水利、造船、航空等部门有着广泛的应用。

 

 

需要注意的是,由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的,所以它仅适用于黏性可以忽略、不可被压缩的理想流体。在粘性流体流动中,粘性摩擦力因消耗机械能而产生热,机械能不守恒,在推广使用伯努利方程时,应加进机械能损失项。

 

 

3
《应用篇——伯努利方程的广泛使用》

 

丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”,是流体动力学基本方程之一。伯努利方程是理想流体定常流动的动力学方程,解释为不可被压缩的流体在忽略粘性损失的流动中,流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。其实质是流体的机械能守恒,即:动能+重力势能+压力势能=常数。对于水泵来说就是:速度头+静压头+位置头=常数。其最为著名的推论为:等高度流动时,流速大,压力就小。

 

应用1:翼型升力

 

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飞机为什么能够飞上天?因为机翼受到向上的升力。飞机飞行时机翼周围空气的流线分布是指机翼横截面的形状上下不对称,机翼上方的流线密,流速大,下方的流线疏,流速小。由伯努利方程可知,机翼上方的压强小,下方的压强大。这样就产生了作用在机翼上的向上的升力。

 

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应用2:离心式水泵

泵壳汇集从各叶片间被抛出的液体,这些液体在泵壳内顺着蜗壳形通道逐渐扩大的方向流动,流速逐渐减小,压力就逐渐增大,使流体的动能(速度头)转化为静压能(静压头),减小能量损失。所以泵壳的作用不仅在于汇集液体,它更是一个能量转换装置。

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应用3:消防炮

消防水泵对水或泡沫液等液体介质做功,使其获得能量后输送到消防炮,而消防炮及炮管的流道是逐渐减小的,因此液体流速逐渐增大,压力逐渐减小,使液体的静压能(静压头)转化为动能(速度头),从而获得高速水流,最后从消防炮喷射出去的水流才会达到理想射程。

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应用4:文丘里流量计

文丘里流量计是测量流体压差的一种装置。它是一个先收缩而后逐渐扩大的管道。在收缩段的直管段截面1和截面2两处,测量静压差和两个截面的面积,并用伯努利方程即可计算出通过管道的流量。 需要注意的是,由于收缩段的能量损失要比扩张段小得多,所以不能用扩张段的压强来计算流量,以免增大误差。

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应用5:虹吸现象

 


 

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热烈欢迎一重集团吴总莅临普朗特公司指导工作 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  本月13日,中国一重集团有限公司中国一重集团有限公司(China first heavy industries,简称:中国一重、CFHI),是中央管理的涉及国家安全和国民经济命脉的国有重要骨干企业之一,是国家创新型试点企业、国家高新技术企业,拥有重型技术装备国家工程研究中心、国家能源重大装备材料研发中心、国家级企业技术中心。某部门吴总莅临我公司洽谈合作,并与我司工程师进行了技术方面的深入讨论。微信图片_20220620133909.jpg

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流体力学之万物都可运输 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  

观历史中孕育文明的地域和城市,几乎都离不开河流和运输。无论是连通南北的京杭大运河,还是贯穿东西的丝绸之路,都是因为有了运输,物资和文明才得以交流、发展和繁荣。而反观我们熟悉的流体力学,也正是因为有了流体的输运,才有了速度、温度、压力以及各种组分和物理量的传递和变化,进而产生了丰富的流场结构。

大家都知道常见的流体输运方式有对流和扩散,那么它们是如何传输流体的?它们之间又有什么关系?我们还是从最基础的雷诺输运定理开始讲起。

01 雷诺输运定理

古希腊哲学家赫拉克利特曾经说过一句非常著名的话:“人不能两次踏进同一条河流”,这句充满哲理的话充分反映了运动是绝对的,静止是相对的。这句话对于河流和所有流体都适用,流体每时每刻都在运动,那么伴随着流体运动的物理量该如何去描述呢?这时候又要请出流体力学的大师雷诺同志了。

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一般情况下,基本物理定理都是针对体系来描述的,但是流体运动太过复杂,难以定义体系的边界。通常分析流体运动多采用控制体法,而我们接下来介绍的雷诺输运定理就是把某个随流物理量的总和对时间的变化率以控制体的形式来表示。

在流场中任意取一控制体V,表面积为A。以t时刻位于控制体内的流体作为研究对象,此时,控制体与流体完全一致,占据下图中Ⅰ和Ⅱ的区域,∆t时刻后,流体运动到了新的Ⅱ和Ⅲ的区域,以N表示控制体内任意随流物理量(速度、能量、质量等),以η表示单位体积流体所具有的随流物理量。可以通过下图的方法推导出总的随流物理量对时间的变化率。

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通过上述的推导,我们可以得到雷诺输运定理的数学表达式,同样可以得到它的物理描述:某时刻一个体系内的流体具有的总随流物理量对时间的变化率,等于该时刻控制体中总随流物理量对时间的变化率与单位时间内该物理量通过控制面的净流出之和。

注意等式的左侧为包含一团流体的体系,其体积和形状边界都随该部分流体的运动而变化,等式的右侧分别是针对静止控制体及其控制面的积分,被积函数也都是欧拉参考系中的变量。本质上讲,雷诺输运定理给出了一团流体的物理量变化在拉式坐标和欧式坐标下的转换关系。

没看懂?举个栗子吧。下午五点的时候,在卢比和钢蛋的小酒馆里面有100瓶冰镇啤酒, 1个小时后还有多少取决于两件事情:被顾客买走了多少和批发商送来了多少(通过控制面的变化),以及卢比和钢蛋偷喝了多少(控制体内的变化)。

 

02 流体输运的两种方式

雷诺输运定理在物理意义上和物质导数相同,实质上都是描述了流体的物理量伴随着流体而输运的含义。那么流体到底是怎么输运的呢?

流体的输运可以理解为一种流动的质量传递现象,主要包括对流和扩散两种方式。以下图中的火山爆发为例, 小伙伴们可以很容易的理解,火山喷发时从下向上的高速冲击便是对流,而喷出后的浓烟又会不断的向周围蔓延,便形成了扩散。

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通过火山喷发的例子,小伙伴们可以看到,对流是依靠流体整体的运动传送物理量,可以理解为宏观上的机械运动,一般情况下,根据是否有外力作用可以分为强制对流和自然对流。

强制对流就是直接对流体施加压力或者刚体的转动和移动,强迫流体发生运动,比如在炎热的夏天,打开电风扇对着吹便是典型的强制对流。而自然对流则表示没有外力强制作用的情况下,由于温度等参数的不均匀而形成的密度差,从而导致重力场或其他力场中产生浮升力所引起的对流现象,比如一碗热气腾腾的牛肉面。

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不同于对流是宏观的流体运动,扩散本质上是微观层面上,由分子热运动驱动的。理论上,分子热运动是随机的,但是当流场中的分子浓度或者热力学压力不均匀时,比如下图所示的流体两侧的分子浓度不同,那么显然,从左侧向右侧运动的分子数多于反向的,因此形成了从高浓度向低浓度扩散的现象,当然这也可以解释为粒子总是从高化学势向低化学势区域转移,直到两者相等并达到平衡。

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扩散是由无数单个粒子的随机速度引起的质量传递,而对流是由一团分子的平均速度引起的质量传递。一般而言,对流和扩散会同时出现在流场中,但是扩散会比强迫对流的速度慢很多,比如炒菜的时候产生的油烟,如果单纯的依靠扩散,则需要很长时间才能消散,如果打开抽油烟机,便可以通过强迫对流快速的将油烟排走。看来充分理解流体力学才能炒的一手好菜。

03 对流与扩散的秘密

流体的运动无时无刻不与对流和扩散发生着联系,而对流和扩散又常常同时存在,那么它们之间究竟是怎样的关系呢?

为了更好的描述流体输运过程中对流和扩散之间的关系,流体力学中将对流速率与扩散速率之比定义为一个无量纲数,命名为佩克莱数(Peclet number,简称Pe数),其中扩散速率是指在一定浓度梯度驱使下的扩散速率。在流动传质的情况下,Pe 数是雷诺数(Re)和施密特数(Sc)的乘积。而在流动传热中, Pe数相当于雷诺数(Re)和普朗特数(Pr)的乘积。

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佩克莱数表征了对流和扩散的强度之比,而对流扩散方程则在数学上描述了对流扩散现象。如下图所示,对流扩散方程可拆解为对流方程和扩散方程,其中的φ为某一物理量,u代表了流动的速率,α代表了扩散速率。而对于传热问题,φ表示温度,α则表示热扩散系数,被输运的对象便是热量。

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而如果把对流扩散方程中的α转化为粘度μ,并把被输运的物理量指定为动量,再加入压力的影响,那么一维对流扩散方程就变成了沿x方向上的动量方程。小伙伴们是不是感觉这个方程很眼熟?

没错,这就是忽略外力条件下的不可压缩N-S方程的一维形式。N-S方程可以理解为一个特殊的对流扩散方程,而此时流动所输运的恰恰是动量本身。而作为流体力学的葵花宝典,N-S方程中最痛的一刀就是方程的第二项,即速度输运速度自己。

04 无处不在的雷诺数

当然,对流和扩散还有另外一个小秘密。如果从时间的尺度研究对流和扩散,会得到更加有趣的关系。前面解释过,对流可以描述为流体的平均运动,因此对流的时间尺度可以描述为物理特征尺度和气流速度之比,而扩散的时间尺度则可以通过物理特征尺度和运动粘度来描述。假如我们把这两个时间相比,奇妙的事情便发生了,它们之间的比值恰恰是雷诺数Re的定义!

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小伙伴们应该还记得雷诺数起源于经典的流动染色实验:当流体的物理尺度或流速增加,或流体的粘性减小时,流体的流态更趋向于某种混乱无规则的状态。

随后很长一段时间,众多学者沿着雷诺的足迹开始研究湍流的触发机理,却一直没有答案,直到1908年,恰逢第四届国际数学大会,索末菲将计就计,将他对流动稳定性和湍流触发机理的思考写成文章,并在历史上第一次明确以“雷诺数”命名这个神奇的无量纲数。

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我们都知道雷诺数表示惯性力和粘性力的比值,当雷诺数很大时,则意味着粘性力对流动的影响很小,流体可以自由的流动,而当雷诺数很小时,则意味着粘性力占优。而从流体输运的角度出发,我们还能领会到扩散时间和对流时间的此消彼长。当雷诺数很大时,意味着扩散时间远远大于对流时间,对流的效应碾压了扩散,扩散也就渐渐被忽略了。

既然前面提到了流体力学中最重要的无量纲数Re和运动方程N-S方程,那么它们俩之间又要怎样的关系呢?公众号再次发扬“人狠话不多”的精神,直接推导不可压缩N-S方程的无量纲形式,如下图所示。

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神奇的事情又一次发生了,无量纲的N-S方程只剩下一个无量纲数——雷诺数,它隐藏在扩散项中,这意味着雷诺数将很大程度上影响到无量纲N-S方程的解,当然这也从侧面反映了雷诺数对流动状态的影响。需要特别说明的是,上述推导仅适用于低速不可压的流动问题。对于高速问题,我们还需要考虑马赫数等无量纲数。

总结

对流和扩散就好像流体输运的一幅车轮,传输着流场中各种各样的物理量,也形成了形态各异的流场结构,它们携手从复杂的雷诺输运方程中走来,又一起回到了简洁的雷诺数,仿佛一个完美的流体力学闭环。

文章转载自LBM与流体力学

 

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穿越时空的湍流之旅 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800

作为流体力学中最重要的研究方向,湍流几乎覆盖了所有的工程和科研领域。在过去20多年的时间里,以“湍流”为标题的论文洋洋洒洒,超过5万篇。而关于湍流的思考和科学研究也已经有了几百年的历史,可即便如此,今天的我们仍然没有办法给“湍流”下一个准确的定义或结论。


唐太宗曾有言:“以史为镜,可以知兴替”。为了从历史的角度理解湍流的发展,今天,我们就走近湍流,来一场穿越时空的旅行。


Traveling through time


 流体穿越者

关于湍流最早的描述,大概可以追溯到欧洲文艺复兴时期。在那个群星璀璨的年代,达·芬奇无疑是最独特的一个。作为人类历史上绝无仅有的全才,达·芬奇思想深邃,学识渊博,不仅擅长绘画、雕刻、建筑,还通晓数学、生物、物理、天文等学科。除了《蒙娜丽莎》和《最后的晚餐》等旷世名作之外,达芬奇在自然科学方面也作出了巨大的贡献。


在流体力学方面,达·芬奇总结出河水的流速同河道宽度成反比,这也是连续性方程最早的描述。他还通过对鸟翼运动的研究,于1493年首次设计出一个飞行器。当然,达芬奇在流体力学领域最大的贡献仍然是他基于对流体的观察和思考所绘制的图画。

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看着达·芬奇创作的流体相关的画作,感觉仿佛穿越时空一般的神奇。达·芬奇对于湍流细节的掌控,让人不禁怀疑他在穿越的时候是不是带了一台能算CFD的电脑。

经典流体力学的三剑客

艺术和科学在推动人类文明前进中相辅相成。文艺复兴之后,整个欧洲的自然科学领域也仿佛开挂了一般,涌现出了诸多屏霸我们物理课本的大神。流体力学的领域自然也不例外。不过为了从科学上解释和计算流动,大神们选择性的忽略了达芬奇之前在图画中描述的充满着旋涡的混乱流动,而是选择研究理想的流体。


作为经典力学的开创者,牛顿大帝当然也没有放过流体力学。经过大量的实验研究,牛顿于1686年提出了著名的“牛顿内摩擦定律”——流体的内摩擦力(即粘性力)的大小与流体的性质(粘性系数μ)有关,并与流体的速度梯度和接触面积成正比。


1738年,丹尼尔·伯努利在经典著作《流体动力学》中提出了著名的伯努利原理:流体速度的增加与静压的降低或流体势能的降低同时发生, 14年以后,丹尼尔一生的挚友——欧拉才给出通用形式的伯努利方程。当然,欧拉大神对于经典流体力学更大的贡献则是将微分方程应用到了流体力学的领域,并提出了影响后世的欧拉方程,即牛顿第二定律施加到理想流体上的微分方程。

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伟大的三剑客的确把经典流体力学推向了前所未有的高度,但无论是伯努利方程还是欧拉方程在真正的湍流面前似乎都显得力不从心。

 描述真实流动的N-S双雄

描述理想流体运动的欧拉方程问世以后,吸引了无数的追随者,然而人们很快便发现欧拉方程的结果总是和实际不一致,主要原因便是欧拉方程没有考虑到流体的内摩擦,即粘性对流体运动的影响。


直到1822年,纳维公开发表了关于流体运动的文章,从分子运动层面阐述了相对运动产生的分子间作用力,文章提到:从大量的经验来看,压力并没有明显地影响运动流体各部分之间的分子作用所产生的阻力,而这些阻力来源于相邻分子的速度大小或方向的差异,即分子间的相对速度。另外,纳维在文章中还明确提及了流动的“非线性”,用数学层面的语言解释了某种混乱的流动。

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站在前人的肩膀上,1845年,斯托克斯大展神威,推出了引无数流体人尽折腰的“N-S方程”。作为最普世的流体运动方程,它适用于可压缩变粘度的粘性流体的运动,当然也适合于湍流。至此,湍流问题的数学描述得以实现。


可是让流体江湖万分敬仰的N-S方程却不是一个省油的灯,正如我们在之前的文章中调侃过的,N-S方程就仿佛流体江湖的“葵花宝典”,所有人都知道修炼成功之后便可纵横武林,但是欲练此功就必须要“挥刀自宫”。对于N-S方程来说,这最痛的一刀便是方程中的对流项u·▽u,它具有二阶非线性,如同一座大山一样挡在求解者的面前。而非线性本身便是湍流的一大特征。从此N-S方程便和湍流开启了长达一百多年的纠缠,直至今日。

有一种流动,它有一些任性

深得流体力学侠客们热捧的N-S方程虽然1845年就面世了,但很长一段时间以来,人们并没有建立起它和实际湍流流动之间的关联。于是人们将目光从N-S方程转向了湍流本身。


法国著名的机械工程师和数学家Saint-Venant首先在公开发表的文章中区分了 “常规”和“动荡”两种流动状态。后来,人们对这两种流态之间的过渡产生了浓厚的兴趣,大家开始寻求一种解释这种过渡的机制,并寻求一种表征流动不规则、不稳定或者扭曲的标准。

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时光荏苒,直到1883年,雷诺通过著名的圆管染色实验,才向人们展示了湍流无规则的流态:随着流速的增加,平稳的流动便逐渐演化为杂乱无章的流动,即为湍流。这大概是我们在教科书上第一次遇见湍流的样子。然而,彼时的雷诺还不知道这种杂乱无章的流动在后世被称为“湍流(turbulence)”,他也不知道后来有一位量子力学的大神——索末菲用他的名字命名了一个神奇的无量纲数——雷诺数。

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雷诺实验的第二年,雷诺在《Nature》上发表了一篇关于“水的两种运动方式”的论文,描述了两种流动状态之间的过渡,其中有一段比喻很有趣:一支小型部队很容易在行动中遵守秩序和纪律;而一支庞大的军队则更有可能出现混乱。“平稳的流动”类似于一支训练有素的军队,而“弯曲或不稳定的流动”就像是一支处于“斗争”状态的部队。雷诺在文中用军队的规模、行进速度、纪律等来类比影响流动状态的流动尺度、速度和粘度。当然,在文章中,雷诺还提及了扰动对于湍流触发的影响。

用湍流命名湍流

雷诺实验的经典之处就在于通过科学的实验向人们展示了两种流态之间的过渡以及它们之间的差异。雷诺使用了扭曲、旋涡、不稳定、横向流动等等诸多的形容词形容一种复杂的流动,却唯独没有提到“湍流(turbulence)”。直到威廉姆·汤姆森(William Thomson)在1887年发表的两篇论文中才首次明确使用“湍流(turbulence)”来定义某种复杂的流动。

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威廉·汤姆森研究了倾斜的平面流动,并且在文章中提到,当流动是湍流时,流体内部会产生明显的干扰,这种干扰会产生额外的粘性效应。汤姆森进一步建议将流动的两种状态分开,一面是剪切流或层流,另一面,则是湍流或动荡的流动。这是公开发表的文献中第一次以“湍流(turbulence)”的名词来清晰的定义大家熟知的湍流。


或许是汤姆森在流体力学领域的地位还不够显赫,他提出“湍流(turbulence)”很长一段时间以后并未得到整个学界的广泛认可。直到20世纪初,Boussinesq开始在论文中统一使用湍流(turbulence)一词。随后,现代流体力学的祖师爷普朗特和他的徒子徒孙们也开始全面使用湍流(turbulence)一词。再之后,湍流不仅仅成为一个所有人认可的名词,更是成为了一个专门的研究领域。

湍流问题的数学破局

再次回到湍流问题的数学求解,雷诺实验让人们亲眼目睹了‘速度’这一物理变量的复杂性,而速度紊乱的时空演化本质上就是N-S方程的实际解,然而湍流本身的复杂性使得N-S方程在求解湍流时显得捉襟见肘。


不过所幸,对于很多工程问题,我们并不需要完全求解湍流。比如工程上更关心流动的压力损失和平均速度分布,而非湍流的细节。雷诺实验五年以后,雷诺才幡然醒悟,既然流动未可知,不妨使用统计学的思想——对N-S方程进行平均,把瞬时速度u分解为时均速度ū和脉动速度u’,代入N-S方程即可得到雷诺平均的N-S方程,也就是RANS。

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然而雷诺平均的N-S方程似乎更复杂了,除了平均速度的应力,上式中还多了脉动应力项,称之为雷诺应力,成为新的拦路虎。不过所幸,在雷诺提出对N-S方程进行速度平均的十几年前,即1877年,Boussinesq 便将湍流脉动引起的切应力类比成了牛顿内摩擦定律,即用粘度乘以速度梯度来表示湍流脉动引起的切应力,也就是雷诺对N-S方程进行速度平均多出来的雷诺应力项。这就是大名鼎鼎的涡粘性假设:雷诺应力=μt*(əū/əy),其中的μt体现了湍流脉动引起的切应力,称为涡粘性系数。至此,湍流在数学求解层面出现了真正的破局。

集大成者的开宗立派

尽管雷诺和Boussinesq指明了湍流数学求解的方向,然而道路上却充满了沼泽和泥泞,直到咱们的祖师爷——普朗特于1924年提出了混合长度理论,湍流的计算从数学表达到工程应用这座桥梁才逐渐变得清晰。


我们知道流体的粘性来自于分子自由运动产生的掺混,与分子运动自由程密切相关;而对于涡粘性,也可以类似的定义湍流脉动掺混的长度,称之为混合长度,其物理意义为流体微团耗散前所经历的距离,因此脉动速度可以表示为混合长度与Y向速度梯度的乘积,而涡粘性系数则可以相应的表述出来。因此,只要知道了混合长度,便可以明确涡粘性系数,进而求解雷诺平均的N-S方程。

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然而混合长度的准确值也很难得知,于是普朗特继续发扬了“跟着感觉走,天下在我手”的科学精神,大胆的认为混合长度与到壁面的距离成正比,从而得到了CFD领域第一种实用的涡粘模型。1978年, Baldwin和Lowmax基于湍流边界层内外层的流动差异提出了更合理的B-L模型,即针对湍流边界层的内层和外层分别定义混合长度。


混合长度模型是代数模型,相当于直接用代数公式定义了涡粘性系数,被称为零方程模型。而我们熟知的k-epsilon模型及其变种(如k-omega模型等),也属于涡粘性模型,该模型针对混合长度继续演化,将其表示为湍动能k、湍流耗散率epsilon和湍流脉动速度的函数,而涡粘性系数便可由k和epsilon导出。普朗特之后,湍流的求解再次进入到了一个全新的时代,直至今日。

从无序中看到有序

可是,当我们再次回首湍流的时候,似乎仍然无法准确的给它下个定义,而前人在描述湍流的时候,出现频率较高的词汇也多是复杂的、多尺度的、混沌变化的、无序的、充满旋涡的等等。湍流似乎成为了无序的代名词。


下图为某风洞喷口的剪切层涡量分布,在剪切层最开始发展的阶段,流动呈现明显的规律性,涡的大小和强度都比较单一,在涡的内部仍可以认为是层流的状态。而随着流体向下游发展,掺混作用增强,大涡不断破碎为小涡,小涡则进一步破碎并逐渐消耗,化为流体的内能,这个阶段才能称之为完全发展的湍流。

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对于湍流来说,无论刚开始生成的大尺度涡有多豪横,最后都会慢慢破碎成小涡,直至消亡。于是,湍流的无序中似乎又多了一份有序。1922年,爱写诗的理查德森(Richardson)发现湍动能串级过程。大尺度涡从外界获得能量并输出给小尺度涡;小尺度涡则像一个耗能机械,把湍动能全部耗散为热能;而流体的惯性犹如一个传送机械,把大尺度涡的能量源源不断的输送给小尺度的涡。

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1935年,泰勒开始研究更理想化的湍流。他在风洞实验的均匀气流后设置了几排规则的格栅,均匀气流流过格栅时便产生不规则扰动。这种不规则扰动向下游运动过程中,由于没有外界干扰,逐渐演化为各向同性湍流。

湍流理论的筑桥人

有了湍流能级串的定性认识和泰勒的均匀各向同性理论,深知“万物皆可统计”的柯尔莫果洛夫敏锐的认识到湍流也可统计。于是柯大侠就使出了“统计大法”的第一招,即柯尔莫果洛夫的第一相似性假设如果小涡的尺度足够小,那么它是无法直接感受到各向异性的大涡的,因此小尺度的涡可以认为是局部各向同性的,也就是说,能级串中各级传递特征相似,且由于此尺度范围内粘性几乎不起作用,因此传递速度相同,并等于最终的能量耗散率ε。

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为了进一步的揭示湍流的奥秘,柯大侠紧接着使出了第二招,即第二相似性假设:对于尺度为G的流动结构,如果η<<G<<L(其中η为耗散尺度,L为宏观尺度),那么此尺度范围的涡不仅不受大尺度各向异性的涡的影响,也不受耗散尺度的涡的影响,而其含能仅取决于能量传递速率ε,与粘性也无关


最后,柯大侠使出了一招平平无奇的量纲分析,在1941年提出了湍流世界最著名的-5/3幂律,并在众多学者的实验中得到了验证。当然随着湍流理论的不断发展,人们也发现了柯大侠的K41理论并非完美无缺,不过这并不妨碍它成为湍流研究史中最耀眼的一章。

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柯大侠的理论不仅开启湍流理论研究的新篇章,也为后世使用LES和类LES方法求解湍流提供了理论依据。

展望 · FUTURE

人类与湍流相知相识的百年之路坎坎坷坷,我们一直在靠近湍流,却似乎却从未真正的拥有过它。自柯尔莫果洛夫之后,尤其是近几十年,伴随着CFD算法的兴起,人们把前人留下的湍流理论在应用层面发挥到了极致,而湍流的长河却犹如流进了更为宽广的汪洋大海。


“日月之行,若出其中;星汉灿烂,若出其里”,在令人眼花的CFD结果面前,湍流理论仍不动声色的掌控着局势。或许它也在等待,等待下一位大神的出现。


-END-


文章转载自微信公众号“卢比与钢蛋#LBM与流体力学#”

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流体力学发展概况和趋势 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  

作为物理的一部分,流体力学在很早以前就得到发展。在19世纪,流体力学沿着两个方面发展,一方面,将流体视为无粘性的,有一大批有名的力学数学家从事理论研究,对数学物理方法和复变函数的发展,起了相当重要的作用;另一方面,由于灌溉、给排水、造船,及各种工业中管道流体输运的需要,使得工程流体力学,特别是水力学得到高度发展。


将二者统一起来的关键是本世纪初边界层理论的提出,其中心思想是在大部分区域,因流体粘性起的作用很小,流体确实可以看成是无粘的。这样,很多理想流体力学理论就有了应用的地方。但在邻近物体表面附近的一薄层中,粘性起着重要的作用而不能忽略。边界层理论则提供了一个将这两个区域结合起来的理论框架。边界层这样一个现在看来是显而易见的现象,是德国的普朗特在水槽中直接观察到的。这虽也是很多人可以观察到的,却未引起重视,普朗特的重大贡献就在于他提出了处理这种把两个物理机制不同的区域结合起来的理论方法。这一理论提出后,在经过约10年的时间,奠定了近代流体力学的基础。


有意思的是在流体力学中发现的这种边界层现象,很快地在别的科学领域得到了响应,因为这里面包含了更广泛和深刻的内容。由此又大大促进了应用数学的发展,从而形成了现在在很多科学中广泛应用的“渐近匹配法”。


在流体力学中首先发现的现象及为此提出的理论,在一段时间以后被发现在其他学科领域中同样存在和有用,这样的例子并不是唯一的一个。例如,100年前在水波中观察到的孤立波及其理论到本世纪60年代被发现在声波、光波中同样存在和有用,从而迅速形成了系统的理论。目前具有重要应用前景的光通讯,正是建立在孤立子(孤立波)理论基础上的。


又如在上个世纪发现的流体从下部加热从而引起对流并能形成有规则图形的现象,以及本世纪20年代发现的两旋转圆筒间所充满的流体在一定条件下能形成有规则的二次流的现象,成了近代在各个学科领域中普遍关注的分岔现象及理论的经典例子。而且也是最近逐步形成的图形(pattern)动力学的典型例子及实验对象。


再如在本世纪60年代由流体对流(与气象有关)导出的洛伦茨(E.N.Lorenz)方程及其研究,导致了混沌理论的形成。而混沌理论不仅在自然科学,而且在社会科学中都有普遍意义,因而被认为是本世纪科学中最重要成就之一。


以上所举的几个例子,足以说明流体力学的研究在近代科学发展中所起的作用,这种现象有其深刻的背景。首先,流体运动是宏观现象,最便于人类观察和感知。而流体力学从本质上讲是非线性的,包含着极为丰富而至今还未被人认识和理解的现象及规律。所以有理由相信,这种由流体力学中发现的规律逐渐渗透到其他科学领域并最终形成具有普遍意义的理论的科学发展道路,今后仍将在整个自然科学的发展中继续起着重要作用。


流体力学又是很多工业的基础。最突出的例子是航空航天工业。可以毫不夸大地说,没有流体力学的发展,就没有今天的航空航天技术。当然,航空航天工业的需要,也是流体力学,特别是空气动力学发展的最重要的推动力。就以亚音速的民航机为例,如果坐在一架波音747飞机上,想一下这种有400多人坐在其中,总重量超过300吨,总的长宽有大半个足球场大的飞机,竟是由比鸿毛还轻的空气支托着,这是任何人都不能不惊叹流体力学的成就。更不用说今后会将出现更大、飞行速度更快的飞机。


同样,也不可能想象,没有流体力学的发展,能设计制造排水量超过50万吨的船舶,能建造长江三峡水利工程这种超大规模工程,能设计90万kW汽轮机组,能建造每台价值超过10亿美元的海上采油平台,能进行气候的中长期预报,等等。甚至天文上观测到的一些宇宙现象,如星系螺旋结构形成的机理,也通过流体力学中形成的理论得到了解释。近年来从流体力学的角度对鱼类游动原理的研究,发现了采用只是摆动尾部(指身体大部不动)来产生推进力的鱼类,最好的尾型应该是细长的月牙型。这正是经过几亿年进化而形成的鲨鱼和鲸鱼的尾型,而这些鱼类的游动能力在鱼类中是最好的。这就为生物学进化方面提供了说明,引起了生物学家的很大兴趣。


所以很明显,流体力学研究,既对整个科学的发展起了重要的作用,又对很多与国计民生有关的工业和工程,起着不可缺少的作用。它既有基础学科的性质,又有很强的应用性,是工程科学或技术科学的重要组成部分。今后流体力学的发展仍应二者并重。


展望下一世纪流体力学的发展,一方面以湍流机制为核心的若干基本问题将继续受到重视;另一方面为促进国家建设和社会进步,主要力量将会集中于研究与解决具有明确应用目标的应用基础课题。今后10至20年,流体力学大体会沿以下三个方向发展:


(1) 在基础理论研究方面,湍流机制将仍然是注意的中心

对于流动稳定性和混沌的研究也将会以相当大的比重与湍流研究相结合或者与之发生密切的联系。近来发展非常迅速的各类流动显示技术和粒子成像测速法将对猝发、分离、失稳,以及各类涡的形成、运动和发展、破裂、合并、重联等现象和过程提供详细的记录,巧妙地设计实验将为建立新的理论模型指出方向和依据。


直接数值模拟可以摒弃对经验的依赖,考虑到计算机性能的限度,需要发展高分辨率的算法和并行计算技术,精心设计典型算例,将会提供更多新的现象和规律。研究湍流、混沌所遇到的数学困难在于N-S方程的非线性,采用摄动展开不失为解决弱非线性问题的手段,但很有必要寻求新的表述方法和数学工具。针对不同类型的流动特点,将会不断构造出新的理论模型,增强预测的能力。


(2) 在应用基础研究方面,需要加强流体力学的研究

在应用基础研究方面,除了继续解决航空航天、航海、机械、水利、化工等方面的流体力学问题,还将在普遍受到重视的能源、环境、材料以及高技术等领域中加强流体力学的研究。相当数量的问题是具有几何形状复杂、流体结构多样,还可能存在多相和反应以及出现非平衡现象,值得提到的有超声速燃烧,化学反应流,高超声速绕流等。不论是整体流场或是某一单元过程,数值模拟将会发挥重要作用。在某些典型问题方面,如绕流、水波、可压缩性波动等,已经发展了一批大型计算软件,今后这一发展势头将会更快,它不仅可以满足实用的需要,也是一种为理论研究服务的数值实验。


(3) 一些新的领域可能有大的发展

由于社会经济持续发展的需要,流体力学将会对全社会关心的生态环境的维护问题发挥积极的作用,重点是研究陆气、海气界面过程,污染物的迁移,风沙、泥沙、泥石流运动,以及农业和工业中的水循环等。此外,与生物、地球和天文的结合也将会涌现重大的研究成果。


流体力学的发展概况

本世纪的流体力学取得多方面的重大进展,特别是在本世纪下半叶,由于实验测试技术、数值计算手段和分析方法上的进步,在多种非线性流动以及力学和其他物理、化学效应相耦合的流动等方面呈现了丰富多采的发展态势。


在实验方面,已经建立了适合于研究不同马赫数、雷诺数范围典型流动的风洞、激波管、弹道靶以及水槽、水洞、转盘等实验设备,发展了热线技术、激光技术、超声技术和速度、温度、浓度及涡度的测量技术,流动显示和数字化技术的迅猛发展使得大量数据采集、处理和分析成为可能,为提供新现象和验证新理论创造了条件。


计算流体力学发展极快。出现了有限差分、有限元、有限分析、谱方法和辛算法;建立了较完整的理论体系,即稳定性理论、数值耗散和色散分析、网格生成和自适应技术、迭代和加速收敛方法;

提出了求解自由边界问题的多种拉格朗日和欧拉的混合方法,计算包含复杂激波系的复杂流场的高精度格式等。目前,计算流体力学已经成为流体力学各分支中不可缺少的工具。


分析方法的主要进步当首推渐近展开法的日趋成熟,多种渐近法(如匹配展开法、多重尺度法、平均变分法等)被广泛运用于求解弱非线性问题。纯粹数学中的泛函、群论、拓扑学,尤其是微分动力系统的发展为研究非线性问题提供了有效的手段。

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水洞的结构 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  

结构

水洞的结构如图所示。在试验段前有一个提高水流速度和平顺水流的收缩段。收缩段的首部装有整流用的蜂窝器。下部装有使水流循环的水泵,那里的压强大,可以避免泵发生空化;水泵的驱动电机可以调速,以调节洞中水的流速。

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水洞有压力调节系统。水洞上游顶部的密闭箱中有自由水面,水面上有空气,与真空泵连接。抽出空气时,可以降低试验段中的压强,也可以增加试验段中的压强。水河有去气系统,以减少水中的空气含量;水通过管路进入去气塔,去气后回到水洞。水洞的过滤系统使水保持清洁。水洞的控制系统调控水流速度和压力,并且调控测试系统和数据处理系统等。

水洞可以是非循环的,即利用有一定水位高度的水库或水箱,放水流入管道的试验段做试验。这类水洞称为自由落体式,缺点是水速变动幅度受到限制;优点是水洞的背景噪声很小,湍流度低,适于做噪声试验和流态显示试验。

水洞还可做成带有自由液面的,其试验段的截面为矩形。这种水洞可以做物体位于自由面附近的模拟试验。有的国家把这种水洞做得相当大,可用来做船体和螺旋桨组合体的试验。目前世界上最大的水洞在联邦德国柏林水工和造船研究所。它有自由液面;试验段截面5米×3米,长1米;洞中心高10.5米;最大水速12米/秒。

制造高速水流(例如进行空蚀和空化机理研究时水速要大于40米/秒)需要很大的功率,所以高速水洞的试验段截面都很小,直径为30~40毫米。这种循环水洞有人称为文丘里环。

试验水工坝、闸门等建筑物的减压箱也是一种循环管道,其试验段为箱形。

试验水泵、水轮机等水力机械用的水洞,其试验段大多为直立式,以适于装设翼轮模型。这类水洞,通常称为空化试验台。

 

试验

 播报

 

 

在进行空化试验时,试验段中会产生成群的气泡。为了防止这些气泡经过循环再流入试验段,水洞必须有一定的高度,以使气泡流过较长的回路和较高的压力区而消除掉;也可以安装专门的溶器,把气泡重溶于水中。

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有的物体处于其他物体的尾流中,例如螺旋桨处于船后的尾流中,可以在收缩段前部装设专用的网格,模拟尾流。近年来还在试验段中安置船尾模型,产生尾流。

进行螺旋桨试验,要在试验段的上游或下游装一根与洞体外部电动机相联的轴,在试验段内的轴端上安装螺旋桨模型。可以在洞体外部的轴上安装力矩仪、推力仪和转速仪,也可以在试验段内安装压力传感器、天平以及空化的声学观测仪器,测量定常压力、脉动压力、各种力和力矩并确定空化起始条件和各种发展形态等。

 

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生物质燃料都有哪些? Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  

生物质能其实在日常就被大众所知,但是认知的不是“生物质能”,而是具体的事物,如农村的稻壳秸秆、日常生活中的垃圾等等。下面就来看一下生物质燃料到底来自哪里:

1.农业生物质燃料

是指农业种植的生命周期末端产生废气弃残留物。在农业种植中,若栽种的有麦子、水稻、玉米等粮食品种,必然会余下许多秸秆,数量非常可观。再加上我国是农业大国,种植的各类粮食作物非常多,正因为品种多,其遗下的秸秆稻壳等等就是一个不能被忽略的源源不断的可再生资源。另外,农业的农作物加工中除了秸秆等必然产生的生物质废弃物,也会人为制造出一些废弃物,如花生壳、玉米皮等,这些废弃物收集起来则又是一大类生物质能燃料。

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2.动物粪便生物质燃料

许多人都不知道的是,动物粪便也可以当做生物质燃料来使用。但是通常当被做生物质燃料使用的动物粪便都是经过加工而成的成型生物质颗粒燃料,如牛粪颗粒燃料。我国的家养动物种类繁多,数量庞大,就是每年牛、猪这样的常见牲畜的出栏量就可以达到几百万以上。因此,动物粪便作为生物质燃料的前景非常被看好。
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3.有机废水

在酒、糖等食品工业制造加工,甚至生物制药等等产业生产过程中一定会产生大量废水,而将这样的废水进行回收加工,可以集中制造沼气。如今,沼气已经成为了锅炉行业纷纷追捧的清洁能源之一。


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4.固体废弃物垃圾

固体垃圾包括的方面很多,统称为城市的生活废弃品。其实这样的东西作为生物质燃料和余热锅炉所回收烟气到时有异曲同工之妙,都是变废为宝的加工,非常值得关注。

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什么是风洞实验?风洞试验主要用于哪些领域? Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  

风洞是人工产生和控制气流,以模拟飞行棋或物体周围气体的流动,并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备,它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。

风洞可以产生各种速度的气流、并可测量流速和实验物体受力情况。有开放式风洞(一端为气流入口、另一端为气流出口,中间为实验段);有封闭式风洞(环形,气流循环使用,中间为实验段)。按气流速度分,又分为超音速风洞、亚音速风洞(或称高度风洞、低速风洞)。利用气体介质产生工况的称风洞,利用水介质产生工况的称水洞。水洞主要用于潜艇、船舶、舰船用的螺旋桨的实验。凡在空气中飞的、路上跑的、水上水中行的产品,在设计研制中都要进行风洞(或水洞)实验。最主要的是优化外形设计,使其在保证功能的前提下阻力最小。其次是考验产品前段、弹性设计。

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上海交大直流(开放式)(效果图)- 普朗特(天津)工程技术有限公司设计

 

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实验水洞实物图 - 普朗特(天津)工程技术有限公司设计安装

 

风洞实验室飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用,随着工业空气动力学的发展,在交通运输、房屋建筑、风能利用和环境保护等部门中也得到越来越广泛地应用。

用风洞做实验的依据是运动的相对性原理。实验时,常将模型或实物固定在风洞内,使气体流过模型。这种方法,流动条件容易控制,可重复地、经济地取得实验数据。为使实验结果准确,实验时的流动必须与实际流动状态相似,即必须满足相似律的要求。但由于风洞尺寸和动力的限制,在一个风洞中同时模拟所有的相似参数是很困难的,通常是按所要研究的课题,选择一些=影响最大的参数进行模拟。此外,风洞实验段的流场品质,如气流速度分布均匀度、平均气流方向偏离风洞轴线的大小、沿风洞轴线方向的压力梯度、截面温度分布的均匀度、气流的湍流度和噪声等级等必须符合一定的标准,并定期进行检查测定。

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图片源自网络

 

风洞是飞行器研制中必不可少的设备,风洞的规模和完善往往反映航空航天科学技术的发展水平。风洞主要应用于航空航天领域,比如飞行器、航天器、航空发动机、各种导弹、返回式卫星及载人飞船、降落伞等,另外还有用于汽车设计的汽车风洞。实验1:1的风洞,多为低俗风洞实验。一般多为缩比模型实验。要将实验设计无量纲或,试验后将缩比模型实验结果还原到被试实物的情况。

 

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牛顿经典力学以及对自然科学的影响 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 近代物理学,尤其是力学的研究,在伊萨克·牛顿(英国1642-1727)手中得到了综合。牛顿总结了前人天体力学和地面上力学的成就,系统地提出了力学概念,提出了运动三定律和万有引力定律,从而使力学成为一个完整的理论体系。这个体系的建立,标志着经典力学的成熟。同时,由于牛顿力学体系成为了此后300年近代自然科学整体发展的理论基础,因此,它的建立也宣告了近代自然科学革命的成功。

经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理,它是20世纪以前的力学,有两个基本假定:其一是假定时间和空间是绝对的,长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关,物质间相互作用的传递是瞬时到达的;其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。

牛顿第一定律

一切物体在没有受到外力作用或受到的合外力为零时,它们的运动保持不变,包括加速度始终等于零的匀速直线运动状态和静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。 牛顿第二定律

物体的加速度与所受外力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与合外力的方向相同。公式:F(合)=kma【当F(合)、m和a采用国际单位制N、kg和m/s2时,k=1】

牛顿第三定律

两个物体之间的作用力与反作用力大小相等,方向相反,并且在同一条直线上。

万有引力定律

自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与物体(质点)的质量乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。公式:F(n)=(GMm)/r²

科学开始从过去的从经验上升为理论,变成从普遍性理论原理推广为技术,内容也开始关注抽象的客观世界。从这个角度来说,牛顿使科学从研究方法到研究内容上都发生了质的变化。牛顿力学体系的建立标志着近代科学的形成,主要是因为它建立了一套实验观察和数学演绎

相结合的科学研究方法。

牛顿经典力学的成就之大使得它得以广泛传播,深深地改变了人们的自然观。人们往往用力学的尺度去衡量一切,用力学的原理去解释一切自然现象,将一切运动都归结为机械运动,一切运动的原因都归结为力,自然界是一架按照力学规律运动着的机器。这种机械唯物主义自然观在当时是有进步作用的。由于它把自然界中起作用的原因都归结为自然界本身规律的作用,有利于促使科学家去探索自然界的规律。它能刺激人们运用分析和解剖的方式,从观察和实验中取得更多的经验材料,这对科学的发展来说也是必要的。但这种思维方式在一定程度上忽视了理论思维的作用,忽视了事物之间的联系和发展,因而又有着严重的缺陷。 牛顿经典力学的内容和研究方法对自然科学,特别是物理学起了重大的推动作用,但也存在着消极影响。

牛顿建立的经典力学体系以及他的力学研究纲领所获得的成功,在当时使科学家们以为牛顿经典力学就是整个物理学,甚至是全部自然科学的可靠的最终的基础。在相当长的历史时期内,牛顿经典力学名著《自然哲学的数学原理》一书成为了科学家们共同遵循的规范,它支配了当时整个自然科学发展的进程。他研究问题的科学方法和原理也普遍得到赞赏和采用。牛顿研究经典力学的科学方法论和认识论,如运用分析和综合相结合的方法与公理化方法及科学的简单性原则、寻求因果关系中相似性统一性原则、以实验为基础发现物体的普遍性原则和正确对待归纳结论的原则,对后世科学的发展也影响深远。

经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本特征,这标志着近代理论自然科学的诞生,也成为其他各门自然科学的典范。牛顿运用归纳与演绎、综合与分析的方法极其明晰地得出了完善的力学体系,被后人称为科学美的典范,显示出物理学家在研究物理时,都倾向于选择和谐与自洽的体系,追求最简洁、最理想的形式。

经典力学的建立对自然科学和科技的发展、社会进步具有深远影响。一是科学的研究方法推广应用到物理学的各个分支学科上,对经典物理学的建立意义重大;二是经典力学与其他基础科学相结合产生了许多交叉学科,促进了自然科学的进一步发展。三是经典力学在科学技术上有广泛的应用,促进了社会文明的发展。 经典力学的应用受到物体运动速率的限制,当物体运动的速率接近真空中的光速时,经典力学的许多观念将发生重大变化。

牛顿运动定律不适用于微观领域中物质结构和能量不连续现象。19世纪和20世纪之交,物理学的三大发现,即X射线的发现、电子的发现和放射性的发现,使物理学的研究由宏观领域进入微观领域,特别是20世纪初量子力学的建立,出现了与经典观念不同的新观念。

现代物理学的发展,并没有使经典力学失去存在的价值,只是拓宽了人们的视野,经典力学仍将在它适用的范围内大放异彩。


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流体力学在汽车车身设计中的应用 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 流体力学主要是研究物体在流动状态下的受力情况。近年来由于流体力学和数理分析的融合,流体工程得到了快速地发展,同时也推动了多个行业的发展。在汽车制造领域,借助流体力学可以优化车身的设计,降低车身的空气阻力,提高燃油的经济性。


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一、借助流体力学分析汽车的空气阻力


汽车在行驶过程中,会受到空气的阻力,空气阻力和汽车行驶的方向相反,由于阻力的存在,影响汽车行驶时的燃油消耗。


空气阻力分为摩擦阻力和压力阻力两种,其中压力是空气阻力的主要组成部分,通常所占的比例可以达到90%以上,对汽车的行驶产生影响。空气具有流动性,并且空气有粘性,粘性物质在发生流动时,层和层之间会发生作用。汽车行驶时,空气和车身接触在车身表面会有切向力产生,这种情况产生了摩擦阻力,摩擦阻力是汽车在行驶时产生的分力;车身的表面存在法向压力,这些合力形成了压力阻力。阻力可以分为多种形式,如形状、干扰、内循环和诱导等,在所有的阻力中,形状阻力起到了最主要的作用,因此这也是构成压力阻力的主要内容。形状阻力和车身的形状有关,汽车的空气阻力主要和车身的形状有关;干扰阻力与车身的表面凸起形状有关。内循环阻力是车体内部空气流动时产生的阻力,诱导阻力是由于空气在车顶和车底的流动速度差产生的。


空气阻力可以直接影响到汽车的油耗,因此为了降低汽车的油耗就要尽可能降低汽车在行驶时的空气阻力,油耗的降低可以降低有害物的排放,汽车的行驶成本也可以降低。空气阻力和阻力系数有着直接的关系。在当前的汽车设计中,计算空气阻力通常采用流体仿真的方式,依据动力学,建立流体物理模型,分析流体运动时的阻力情况。当前,由于计算机技术的发展,可以借助软件完成相关的分析。


二、借助流体力学分析汽车的表面压力


汽车在行驶中,车身前方的气流要和车身发生作用,由于气流产生的阻力,汽车的行驶速度会降低,由于气流会产生压力作用,车头部位会有正压区存在。正压区的气流可以分成两部分,一部分气流会顺着发动机罩和前挡风玻璃向后方流走;而另一部分气流会经过车身的下部流向车尾。


由于分析汽车外形的气流变化过程非常复杂,因此可以借助计算流体力学,这门学科借助计算机的数值分析完成流体力学的相关分析和科学。在专用软件的支持下,汽车的气动分析可以直观化。软件通过对车身流体的计算,可以精确地显示出车身外部的气流分布,汽车表面的压力可以数据化。


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三、借助流体力学分析汽车的气动升力


汽车行驶中的气动升力和飞机近似。由于汽车在行驶中和地面直接接触,地面效应会直接影响到气动升力。气动升力可以分为压差升力与粘性升力两种不同的类型。压差升力是气动升力中的主要组成部分,与汽车车身的表面曲率变化有关,上下表面由于压力差因此产生升力。此外,汽车在行驶时,底部与地面会产生气流通道,汽车的底部因此产生负升力。


汽车的气动升力和车速有着直接的关系,并且会影响到汽车的稳定性和经济性。由于存在气动升力,汽车轮胎对于地面的摩擦力降低,汽车的动力和制动因此受到了影响;轮胎的侧向摩擦力会降低,操纵的稳定性因此受到了影响。


汽车在高速行驶的状态下,气动力会直接影响到汽车的性能。由于行驶速度的增加,汽车受到的阻力会随气动升力的影响发生变化,特别是汽车在高速状态下,气动升力的影响更为直接,会直接影响到行车安全。


在汽车设计中,流体力学中的受力分析主要针对于空气。车身的气流变化会依据流体质量守恒。流体力学的计算基础,是通过控制方程完成车身四周的流场变化分析。对于气动阻力和气动升力理论分析借助伯努利流体方程,理论分析中要结合实际分析雷诺数的影响和流态的直接作用,对于气流的实际计算也要依据通过气动力学建立的流体模型。


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四、借助流体力学分析汽车的气动侧力


汽车在高速行驶时,会存在气动侧力的影响。理想条件下,气流和汽车的纵向平行时,气动侧向力不会产生。但实际的情况是,汽车在行驶中气流难以和汽车的纵向保持平行。如果气流和汽车有横向偏角存在时,汽车有气动侧向力存在。引发侧向力主要是由于侧向气流的作用,在汽车的行驶中,侧向气流的状况比较复杂,如阵风、超车等,都会产生侧向气流。


气动侧力对于汽车的影响是多方面的,汽车由于侧向风的作用,车身的侧面会存在强烈的气流。由于气流的作用影响到车身的涡流状态,如果气流区面积的增大,车身在正前方受到的阻力会增大,汽车在直线行驶中容易发生偏移,产生安全隐患,所以汽车设计中要考虑到气动侧力的影响。行驶中的汽车还会受到侧向风的影响,通过计算流体动力学可以分析侧向风的状态,可以获取瞬态发生的变化,有助于深层次的研究行驶中气动性。


五、结语


在当前的汽车车身设计中,由于发动机性能的提升,汽车的设计速度也在提升。而汽车的空气阻力会直接影响到燃油经济性。借助流体力学可以有效分析出汽车在行驶中的受力情况。由于计算机技术的发展,借助相关的软件可以完成流体分析,通过分析有助于提升汽车设计的效果。 



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流体力学在日常生活中的应用 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800

流体力学在工业、农业、交通运输、天文学、地学、生物学、医学等方面得到广泛应用。通过湍流的理论和实验研究,了解其结构并建立计算模式;多相流动;流体和结构物的相互作用;边界层流动和分离;生物地学和环境流体流动等问题;有关各种实验设备和仪器等。
具体运用事例如下:
1、在供热通风和燃气工程中:热的供应,空气的调节,燃气的输配,排毒排湿,除尘降温等等,都是以流体作为介质,通过流体的各种物理作用,对流体的流动有效的加以组织实现的。
2、在建筑工程和土建工程中:如基坑排水、路基排水、地下水渗透、地基坑渗稳定处理、围堰修建、海洋平台在水中的浮性和抵抗外界扰动的稳定性等。
3、在市政工程中:如桥涵孔径设计、给水排水、管网计算、泵站和水塔的设计、隧洞通风等,特别是给水排水工程中,无论取水、水处理、输配水都是在水流动过程中实现的。

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扩展资料
从20世纪60年代起,流体力学开始了流体力学和其他学科的互相交叉渗透,形成新的交叉学科或边缘学科,如物理-化学流体动力学、磁流体力学等;原来基本上只是定性地描述的问题,逐步得到定量的研究,生物流变学就是一个例子。
以这些理论为基础,20世纪40年代,关于炸药或天然气等介质中发生的爆轰波又形成了新的理论,为研究原子弹、炸药等起爆后,激波在空气或水中的传播,发展了爆炸波理论。
此后,流体力学又发展了许多分支,如高超声速空气动力学、超音速空气动力学、稀薄空气动力学、电磁流体力学、计算流体力学、两相(气液或气固)流等等。
这些巨大进展是和采用各种数学分析方法和建立大型、精密的实验设备和仪器等研究手段分不开的。
从50年代起,电子计算机不断完善,使原来用分析方法难以进行研究的课题,可以用数值计算方法来进行,出现了计算流体力学这一新的分支学科。与此同时,由于民用和军用生产的需要,液体动力学等学科也有很大进展。


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精要提炼流体力学基本概念 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 本文精要解析了流体力学的基本概念,了解这些基本概念就可以说对流体力学的入门知识基本掌握了。

流体的概念与固体相对应,指可以流动的物体,包括液体和气体。流体力学 (Fluid mechanics) 是力学的一门分支,研究流体现象及相关力学行为,由简单到复杂大致分为三部分:


  • 流体静力学 (Hydrostatics):研究静止的流体。

  • 流体运动学 (Fluid kinematics):研究流体运动的几何性质,不涉及力。

  • 流体动力学 (Fluid dynamics):研究流体运动的力学性质。



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计算流体力学云图


流体力学有一个最基础的模型——欧拉在1753年提出的“连续介质模型”,意思就是说流体是连续的,这样研究的时候也不需要研究到分子级别,而只是将流体划分为非常小的“流体微元”,这就与高等数学的基础“连续”不谋而合。


流体的基本性质

  • 可压缩性:液体和气体都是可压缩的,温度越高,体积越大(使用体胀系数表征);压强越高,体积越小(使用体积模量表征)。实际的应用中,大多数液体的可压缩性非常小,尤其不要求很高的计算精度时,基本都可以忽略。


  • 粘性:胶水、机油给人的感觉就是粘粘的,这就是粘性,而实际上,所有流体都有粘性。当流体运动起来,流体微元之间存在相对的运动,这就会在流体内部产生摩擦力,阻碍了流动,这就是粘性。粘性的机理有两方面:一是流体分子间存在的吸引力,试图拉着流的快的部分不让它走;二是流体分子运动时互相之间产生撞击,也阻碍了流动。液体粘性机理以前者为主,而气体则以后者为主。


牛顿内摩擦定律

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定律说,切应力等于粘度与速度梯度的乘积,速度差越大,产生的切应力也越大。上边的粘度被称为动力粘度,单位是厘泊 (cP),20摄氏度时水的粘度就是1cP。还有一种粘度的表示方式叫做运动粘度ν,单位为厘斯托 (cSt),是一个没有力学参数的量纲,运动粘度就是动力粘度除以密度。


粘度受温度如何影响呢?有意思的是,对于液体与气体,这个规律是不同的。对于液体,温度越高粘度越小;对于气体则是温度越高,粘度越大。其实只要根据上述两者粘性的机理去思考,就明白为什么是这样的了。


有时候在实际应用中,我们认为粘度不影响分析问题,这时假设其粘度为0,那么我们称之为“理想流体”。


流体的类型有许多,如果满足上述牛顿内摩擦定律的,我们称之为“牛顿流体”,否则为“非牛顿流体”。

普朗特(天津)工程技术有限公司是自主研发设计生产高端的流体力学实验设备,水洞、风洞、水槽、金属蜂窝, 示踪粒子,竭诚为高校、科研院所和研发型企业服务。

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水洞是什么 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 水洞是动力学实验的一种设备,可用来研究边界层尾流、湍流、空化、水弹性等现象,以及水流与试验物体之间的作用力。水洞是一个流速和压力可以分别控制的水循环系统。水洞的试验段截面有圆形的、方形的,也有矩形的。水洞的上、下、前、后都有观察窗。同拖曳水池正好相反,在水洞中移动的不是试验物体,而是可控水流(见彩图)。水洞的运转性能类似亚声速风洞,只是试验介质不同。最早的水洞是英国C.A.帕森斯于1896年建造的。

中国船舶科学研究中心的水洞(直径0.8米)

结构

水洞的结构如图所示。在试验段前有一个提高水流速度和平顺水流的收缩段。收缩段的首部装有整流用的蜂窝器。下部装有使水流循环的水泵,那里的压强大,可以避免泵发生空化;水泵的驱动电机可以调速,以调节洞中水的流速。

图

水洞有压力调节系统。水洞上游顶部的密闭箱中有自由水面,水面上有空气,与真空泵连接。抽出空气时,可以降低试验段中的压强,也可以增加试验段中的压强。水洞有去气系统,以减少水中的空气含量;水通过管路进入去气塔,去气后回到水洞。水洞的过滤系统使水保持清洁。水洞的控制系统调控水流速度和压力,并且调控测试系统和数据处理系统等。

水洞可以是非循环的,即利用有一定水位高度的水库或水箱,放水流入管道的试验段做试验。这类水洞称为自由落体式,缺点是水速变动幅度受到限制;优点是水洞的背景噪声很小,湍流度低,适于做噪声试验和流态显示试验。

水洞还可做成带有自由液面的,其试验段的截面为矩形。这种水洞可以做物体位于自由面附近的模拟试验。有的国家把这种水洞做得相当大,可用来做船体和螺旋桨组合体的试验。目前世界上最大的水洞在联邦德国柏林水工和造船研究所。它有自由液面;试验段截面5米×3米,长10米;洞中心高10.5米;最大水速12米/秒。

制造高速水流(例如进行空蚀和空化机理研究时水速要大于40米/秒)需要很大的功率,所以高速水洞的试验段截面都很小,直径为30~40毫米。这种循环水洞有人称为文丘里环。

试验水工坝、闸门等建筑物的减压箱也是一种循环管道,其试验段为箱形。

试验水泵、水轮机等水力机械用的水洞,其试验段大多为直立式,以适于装设翼轮模型。这类水洞,通常称为空化试验台。

试验

在进行空化试验时,试验段中会产生成群的气泡。为了防止这些气泡经过循环再流入试验段,水洞必须有一定的高度,以使气泡流过较长的回路和较高的压力区而消除掉;也可以安装专门的溶器,把气泡重溶于水中。

有的物体处于其他物体的尾流中,例如螺旋桨处于船后的尾流中,可以在收缩段前部装设专用的网格,模拟尾流。近年来还在试验段中安置船尾模型,产生尾流。

进行螺旋桨试验,要在试验段的上游或下游装一根与洞体外部电动机相联的轴,在试验段内的轴端上安装螺旋桨模型。可以在洞体外部的轴上安装力矩仪、推力仪和转速仪,也可以在试验段内安装压力传感器、天平以及空化的声学观测仪器,测量定常压力、脉动压力、各种力和力矩并确定空化起始条件和各种发展形态等。

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风洞简史 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800

风洞作为每一个流体力学从业者都无法绕开的话题,几乎见证了现代流体力学的发展。那么,风洞究竟是何物?又是如何诞生的呢?


NASA官网上对风洞有个接地气的定义:风洞是内部有空气流动的大管子。达·芬奇和牛顿都曾经思考过怎么去评估飞行物体的受力,他们认识到,要么以所需的速度在空气中移动测试模型,要么将空气吹过固定的模型。而风洞显然属于后者。



01

风洞之前


在科学启蒙的时代,为了测试飞行物体的性能,科学家们不得不去寻找相对稳定的自然风源——人们把模型安装在山顶或者有风的山谷中。不过变化无常的自然环境最终迫使实验者转向各种机械方案,尝试在静止的空气中移动模型。


于是,人们自然联想到了投石索,通过旋臂来高速移动模型。1746年,英国数学家本杰明·罗宾斯通过旋臂测试,证明了空气阻力是弹丸飞行的关键因素。他的仪器如下图所示,由一个重物带动转鼓,提供了稳定的旋转速度。

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这种简易的设置一直到19世纪末仍在被使用。当然,它的缺陷也非常明显——悬臂本身使得大范围的空气都处于旋转运动状态,更糟糕的是,悬臂末端的物体实际上一直在自己的尾流中飞行。由于装置本身就产生了大量的湍流,实验人员无法确定模型与空气之间的真实相对速度。此外,当模型高速旋转时,安装仪器并测量施加在模型上的力非常困难。


当然,物体的运动除了旋转还有平移。1904 年,法国军官兼航空工程师费迪南德·费伯制造了下图的装置,利用重力效应将飞机模型固定在绳索滑车上向下移动。不过这种设备的使用条件也相当有限,且难以测量模型受力。


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那时的人们因为受困于空气的不可控,思路都集中在了如何让物体运动起来,然而物体运动总是会产生诸多不便。总之,如果你是那时的工程师,大概率会感叹一声:We need something better。


02

最初的风洞


空气动力学家眼中的“something better”便是风洞。它由一个封闭的通道组成,空气由风扇或其它方式驱动并流经此通道。风洞的核心是测试段,通过一个控制机构将物体支撑起来,模型的空气动力学特性及其流场则通过支撑由天平和其它测试仪器进行测量。风洞具有强大的受控测试能力,使得旋臂测试设备很快就过时了。测量在气流中保持静止的模型如此简便,从而开启了空气动力学研究的新纪元。


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英国航空学会的一名理事会成员Frank H. Wenham,在 1871 年设计并操作了一个风洞,被普遍认为是世界上第一个真正意义上的风洞,不过由于年代太过久远,这条风洞的模型已然消失在历史的长河中了。而美国国家航空航天博物馆则保存了 1901 年莱特兄弟风洞的复制品。


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莱特兄弟的风洞除了看起来有点不太牢靠以外,还有一个非常明显的错误——他们把风扇安装在了风洞的上游,这将对测试段的气流带来很大的干扰。


03

风洞的成型


虽然美国的莱特兄弟占据着飞机发明者的美名,不过随着一战的到来,世界航空业的重心很快便转移到了欧洲。各国中央政府资助的航空实验室在英国、法国、德国、意大利和俄罗斯等地兴起,这当然也包括风洞。不得不说,现代风洞的许多基础技术都是在欧洲奠定的。


1908年,在德国哥廷根,著名的空气动力学家路德维希·普朗特指导建造了世界上第一个连续回路风洞。普朗特的风洞使用管道连接了风洞的出口和入口,并在关键的位置安装导向叶片、纱网和蜂窝来获得均匀和安静的来流。有了风洞以后,普朗特便愉快地测试了各种翼型、流线型机身和飞机部件,并首次测量了旋转螺旋桨叶片上的压力分布。普朗特的风洞由于气流品质更稳定并更节省能源,很快便成为许多研究者模仿的标准。


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在法国,以铁塔闻名的古斯塔夫·埃菲尔 (Gustave Eiffel) 用个人资金建造了私人空气动力学实验室。世人皆知埃菲尔是个建筑大师和结构专家,不过大神们都是那么精力无限,他对空气动力学也很感兴趣,甚至经常高空抛物——从塔上扔下各种形状的物体来测试空气阻力。或许他建造埃菲尔铁塔也有那么一点小心思。


1909 年,埃菲尔在铁塔脚下的战神广场上,建造了第一个开放式风洞。该风洞直径为 1.5 米,由一台 50 千瓦的电动机提供动力,并加装了扩散器以降低电力消耗。气流通过喷嘴以高达每秒 20 米的速度进入测试部分,并通过建筑内部的开放空间返回喷嘴。埃菲尔在这个设施中进行了 4000 多次测试,不过几年后,法国政府嫌他占地方太大,就把战神广场回收了。于是心有不甘的埃菲尔便又建造了更大且风速更高的第二代风洞。


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虽然没有哥廷根式风洞那么风靡世界,埃菲尔的风洞也有其独特的优势,其结构简单且压力稳定,也被不少研究者采用,因此其与哥廷根式风洞并称为两大主要的风洞类型。


当然,另外两个欧洲大国也不甘示弱,英国和俄罗斯也在20世纪初期建立了自己的风洞。1903 年,托马斯·斯坦顿开始在英国建造风洞,并于 1912 年首次亮相,号称其风洞拥有“世界上最稳定的空气动力流”。俄罗斯第一个重要的风洞则是由杰出的科学家 D. Riabouchinsky 于 1904 年建造的,他用自己的资金在离莫斯科不远的库奇诺建造了一个完整的空气动力学实验室。其风洞测试部分直径为 1.2 米,并装备了一个圆柱形罩,用于校准和消除气流中的湍流。


04

发展与追逐


一战结束后,NASA的前身——美国国家航空咨询委员会 (NACA),向国会提交的第一份年度报告中,清晰的描述了未来的技术发展趋势:航空业在一战中取得了如此迅速的进步,以至于战争结束后,将会有大量的不同种类的飞机和训练有素的人员,这将迅速使得航空业进入商业领域。


他们于1920年建造了 NACA 1 号风洞 ,这是一个低速风洞,相比欧洲的风洞看起来简陋了许多,也没有回流回路。由于从该风洞中获得的数据不够现实,无法用于飞机设计,因此一号风洞只能被称为一个学习的工具。


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不过这只是开始,NACA的风洞建设马不停蹄。1921 年,全世界已经建造了超过 20 个风洞,但所有大型风洞都在正常大气压下运行。这意味着在风洞中使用比例模型获得的实验结果值得商榷,因为雷诺数等无量纲数与全尺寸飞机实际飞行中的参数无法匹配。


1921 年 6月,NACA大胆决定建造一个可以改变气压的风洞,这便是兰利实验室的可变密度风洞 (VDT)。1923 年 3 月,VDT 开始运行,并很快成为高雷诺数下空气动力学数据的主要来源。它测试了各种各样的飞机模型,从笨重的齐柏林飞艇到军用飞机。


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航空专业的小伙伴们可能对VDT的另一重要贡献更加熟悉。1933 年,NACA发布了一份重要的技术报告,提供了 78 个相关翼型截面的空气动力学数据。与 NACA 的许多研究一样,这份相当枯燥、但技术含量很高的报告提供了完备的翼型信息,是科研人员的福音,并最终带来了成功的飞机设计——DC-3 运输机、B-17 运输机以及著名的 P-38战斗机,后者在二战中成为日本零式战机的主要对手。


05

超声速风洞


直到 1932 年,NACA 的风洞都是亚音速的。1927 年 Joseph S. Ames 成为 NACA 的主席后,决定优先考虑高速风洞尤其是跨音速和超音速研究能力的发展。


1939 年,基于其最新的 24 英寸高速风洞,NACA 为美国航空业提供了一系列新型高速机翼的空气动力学数据。这些翼型很快就进化出了高速飞机的螺旋桨,这些螺旋桨为时速 500 英里的美国战斗机提供动力,而这些战斗机在二战中发挥了巨大作用。


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战争极大的刺激了航空业的发展。二战期间,德国已将其航空研究设施增加了十倍,并且拥有五个研究中心。然而建造大型高速风洞仍不容易——驱动风洞所需的功率和风速的三次方成正比。德国工程师则想到了另外的办法,他们在山洞中建造了大型储气室替代了驱动风扇。到战争结束时,德国至少拥有三个不同的超音速风洞,其中一个能够产生 4.4 马赫的超声速气流。


NACA 的研究也不甘落后。到第二次世界大战结束时,美国已经建造了 8 个新风洞,其中世界上最大的风洞位于加利福尼亚州桑尼维尔附近的 Moffett Field,能够以 250 mph 的速度测试全尺寸飞机。位于俄亥俄州赖特机场附近的垂直风洞,则用于测试直升机及其旋翼性能。


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06

技术的更迭


二战之后,技术转移和商用化又进入了一个高峰期,其中最具代表性的则为S1MA风洞。该风洞在二战期间由德国工程师在奥地利阿尔卑斯山开始建设,后被认定为战争补偿转移到法国。该风洞于1952年开始使用,它由一对对转风机驱动,功率高达88兆瓦,比戴高乐号航母还要高。其测试段直径为8米,最大风速可达1马赫。


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该风洞承担了大量的商用飞机开发和验证工作,至今仍是世界上最重要的风洞之一。同S1MA一样,二战结束后仍有许多风洞在服役,甚至像埃菲尔风洞这样的老古董,也在建筑领域发挥着余热。


不过还有更多的风洞都在二战结束20年内逐步退出了历史舞台,取而代之的是能耗更低、更适合垂直领域商业化用途的风洞,如S4MA航天器风洞,Capua结冰风洞,S2A汽车风洞等等。


07

汽车风洞


大约从 1960 年代起,随着人们对汽车低能耗和操控稳定性的追求,空气动力学在汽车开发中占据的地位也越来越重要,风洞测试技术也逐步从航空向汽车转移。


而汽车和飞机在几何外形和运行工况上有着巨大的差异,比如汽车会产生更明显的堵塞甚至尾流扭曲、具有地面效应、更复杂的湍流来流等等,使得人们越来越考虑建造专用的汽车风洞。


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犹如战争年代的航空技术风洞,和平年代的汽车风洞便如雨后春笋般冒了出来,时至今日已有大量的全尺寸汽车风洞正在夜以继日的运行,不仅包括气动声学风洞,还包括环境风洞等等。




文章出处:转载自公众号“卢比与钢蛋 #LBM与流体力学# ”

普朗特(天津)工程技术有限公司是自主研发设计生产高端的流体力学实验设备,水洞、风洞、水槽、金属蜂窝, 示踪粒子,竭诚为高校、科研院所和研发型企业服务。

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风洞简史 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800

风洞作为每一个流体力学从业者都无法绕开的话题,几乎见证了现代流体力学的发展。那么,风洞究竟是何物?又是如何诞生的呢?


NASA官网上对风洞有个接地气的定义:风洞是内部有空气流动的大管子。达·芬奇和牛顿都曾经思考过怎么去评估飞行物体的受力,他们认识到,要么以所需的速度在空气中移动测试模型,要么将空气吹过固定的模型。而风洞显然属于后者。



01

风洞之前


在科学启蒙的时代,为了测试飞行物体的性能,科学家们不得不去寻找相对稳定的自然风源——人们把模型安装在山顶或者有风的山谷中。不过变化无常的自然环境最终迫使实验者转向各种机械方案,尝试在静止的空气中移动模型。


于是,人们自然联想到了投石索,通过旋臂来高速移动模型。1746年,英国数学家本杰明·罗宾斯通过旋臂测试,证明了空气阻力是弹丸飞行的关键因素。他的仪器如下图所示,由一个重物带动转鼓,提供了稳定的旋转速度。


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这种简易的设置一直到19世纪末仍在被使用。当然,它的缺陷也非常明显——悬臂本身使得大范围的空气都处于旋转运动状态,更糟糕的是,悬臂末端的物体实际上一直在自己的尾流中飞行。由于装置本身就产生了大量的湍流,实验人员无法确定模型与空气之间的真实相对速度。此外,当模型高速旋转时,安装仪器并测量施加在模型上的力非常困难。


当然,物体的运动除了旋转还有平移。1904 年,法国军官兼航空工程师费迪南德·费伯制造了下图的装置,利用重力效应将飞机模型固定在绳索滑车上向下移动。不过这种设备的使用条件也相当有限,且难以测量模型受力。


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那时的人们因为受困于空气的不可控,思路都集中在了如何让物体运动起来,然而物体运动总是会产生诸多不便。总之,如果你是那时的工程师,大概率会感叹一声:We need something better。


02

最初的风洞


空气动力学家眼中的“something better”便是风洞。它由一个封闭的通道组成,空气由风扇或其它方式驱动并流经此通道。风洞的核心是测试段,通过一个控制机构将物体支撑起来,模型的空气动力学特性及其流场则通过支撑由天平和其它测试仪器进行测量。风洞具有强大的受控测试能力,使得旋臂测试设备很快就过时了。测量在气流中保持静止的模型如此简便,从而开启了空气动力学研究的新纪元。


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英国航空学会的一名理事会成员Frank H. Wenham,在 1871 年设计并操作了一个风洞,被普遍认为是世界上第一个真正意义上的风洞,不过由于年代太过久远,这条风洞的模型已然消失在历史的长河中了。而美国国家航空航天博物馆则保存了 1901 年莱特兄弟风洞的复制品。


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莱特兄弟的风洞除了看起来有点不太牢靠以外,还有一个非常明显的错误——他们把风扇安装在了风洞的上游,这将对测试段的气流带来很大的干扰。


03

风洞的成型


虽然美国的莱特兄弟占据着飞机发明者的美名,不过随着一战的到来,世界航空业的重心很快便转移到了欧洲。各国中央政府资助的航空实验室在英国、法国、德国、意大利和俄罗斯等地兴起,这当然也包括风洞。不得不说,现代风洞的许多基础技术都是在欧洲奠定的。


1908年,在德国哥廷根,著名的空气动力学家路德维希·普朗特指导建造了世界上第一个连续回路风洞。普朗特的风洞使用管道连接了风洞的出口和入口,并在关键的位置安装导向叶片、纱网和蜂窝来获得均匀和安静的来流。有了风洞以后,普朗特便愉快地测试了各种翼型、流线型机身和飞机部件,并首次测量了旋转螺旋桨叶片上的压力分布。普朗特的风洞由于气流品质更稳定并更节省能源,很快便成为许多研究者模仿的标准。


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在法国,以铁塔闻名的古斯塔夫·埃菲尔 (Gustave Eiffel) 用个人资金建造了私人空气动力学实验室。世人皆知埃菲尔是个建筑大师和结构专家,不过大神们都是那么精力无限,他对空气动力学也很感兴趣,甚至经常高空抛物——从塔上扔下各种形状的物体来测试空气阻力。或许他建造埃菲尔铁塔也有那么一点小心思。


1909 年,埃菲尔在铁塔脚下的战神广场上,建造了第一个开放式风洞。该风洞直径为 1.5 米,由一台 50 千瓦的电动机提供动力,并加装了扩散器以降低电力消耗。气流通过喷嘴以高达每秒 20 米的速度进入测试部分,并通过建筑内部的开放空间返回喷嘴。埃菲尔在这个设施中进行了 4000 多次测试,不过几年后,法国政府嫌他占地方太大,就把战神广场回收了。于是心有不甘的埃菲尔便又建造了更大且风速更高的第二代风洞。


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虽然没有哥廷根式风洞那么风靡世界,埃菲尔的风洞也有其独特的优势,其结构简单且压力稳定,也被不少研究者采用,因此其与哥廷根式风洞并称为两大主要的风洞类型。


当然,另外两个欧洲大国也不甘示弱,英国和俄罗斯也在20世纪初期建立了自己的风洞。1903 年,托马斯·斯坦顿开始在英国建造风洞,并于 1912 年首次亮相,号称其风洞拥有“世界上最稳定的空气动力流”。俄罗斯第一个重要的风洞则是由杰出的科学家 D. Riabouchinsky 于 1904 年建造的,他用自己的资金在离莫斯科不远的库奇诺建造了一个完整的空气动力学实验室。其风洞测试部分直径为 1.2 米,并装备了一个圆柱形罩,用于校准和消除气流中的湍流。


04

发展与追逐


一战结束后,NASA的前身——美国国家航空咨询委员会 (NACA),向国会提交的第一份年度报告中,清晰的描述了未来的技术发展趋势:航空业在一战中取得了如此迅速的进步,以至于战争结束后,将会有大量的不同种类的飞机和训练有素的人员,这将迅速使得航空业进入商业领域。


他们于1920年建造了 NACA 1 号风洞 ,这是一个低速风洞,相比欧洲的风洞看起来简陋了许多,也没有回流回路。由于从该风洞中获得的数据不够现实,无法用于飞机设计,因此一号风洞只能被称为一个学习的工具。


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不过这只是开始,NACA的风洞建设马不停蹄。1921 年,全世界已经建造了超过 20 个风洞,但所有大型风洞都在正常大气压下运行。这意味着在风洞中使用比例模型获得的实验结果值得商榷,因为雷诺数等无量纲数与全尺寸飞机实际飞行中的参数无法匹配。


1921 年 6月,NACA大胆决定建造一个可以改变气压的风洞,这便是兰利实验室的可变密度风洞 (VDT)。1923 年 3 月,VDT 开始运行,并很快成为高雷诺数下空气动力学数据的主要来源。它测试了各种各样的飞机模型,从笨重的齐柏林飞艇到军用飞机。


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航空专业的小伙伴们可能对VDT的另一重要贡献更加熟悉。1933 年,NACA发布了一份重要的技术报告,提供了 78 个相关翼型截面的空气动力学数据。与 NACA 的许多研究一样,这份相当枯燥、但技术含量很高的报告提供了完备的翼型信息,是科研人员的福音,并最终带来了成功的飞机设计——DC-3 运输机、B-17 运输机以及著名的 P-38战斗机,后者在二战中成为日本零式战机的主要对手。


05

超声速风洞


直到 1932 年,NACA 的风洞都是亚音速的。1927 年 Joseph S. Ames 成为 NACA 的主席后,决定优先考虑高速风洞尤其是跨音速和超音速研究能力的发展。


1939 年,基于其最新的 24 英寸高速风洞,NACA 为美国航空业提供了一系列新型高速机翼的空气动力学数据。这些翼型很快就进化出了高速飞机的螺旋桨,这些螺旋桨为时速 500 英里的美国战斗机提供动力,而这些战斗机在二战中发挥了巨大作用。


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战争极大的刺激了航空业的发展。二战期间,德国已将其航空研究设施增加了十倍,并且拥有五个研究中心。然而建造大型高速风洞仍不容易——驱动风洞所需的功率和风速的三次方成正比。德国工程师则想到了另外的办法,他们在山洞中建造了大型储气室替代了驱动风扇。到战争结束时,德国至少拥有三个不同的超音速风洞,其中一个能够产生 4.4 马赫的超声速气流。


NACA 的研究也不甘落后。到第二次世界大战结束时,美国已经建造了 8 个新风洞,其中世界上最大的风洞位于加利福尼亚州桑尼维尔附近的 Moffett Field,能够以 250 mph 的速度测试全尺寸飞机。位于俄亥俄州赖特机场附近的垂直风洞,则用于测试直升机及其旋翼性能。


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06

技术的更迭


二战之后,技术转移和商用化又进入了一个高峰期,其中最具代表性的则为S1MA风洞。该风洞在二战期间由德国工程师在奥地利阿尔卑斯山开始建设,后被认定为战争补偿转移到法国。该风洞于1952年开始使用,它由一对对转风机驱动,功率高达88兆瓦,比戴高乐号航母还要高。其测试段直径为8米,最大风速可达1马赫。


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该风洞承担了大量的商用飞机开发和验证工作,至今仍是世界上最重要的风洞之一。同S1MA一样,二战结束后仍有许多风洞在服役,甚至像埃菲尔风洞这样的老古董,也在建筑领域发挥着余热。


不过还有更多的风洞都在二战结束20年内逐步退出了历史舞台,取而代之的是能耗更低、更适合垂直领域商业化用途的风洞,如S4MA航天器风洞,Capua结冰风洞,S2A汽车风洞等等。


07

汽车风洞


大约从 1960 年代起,随着人们对汽车低能耗和操控稳定性的追求,空气动力学在汽车开发中占据的地位也越来越重要,风洞测试技术也逐步从航空向汽车转移。


而汽车和飞机在几何外形和运行工况上有着巨大的差异,比如汽车会产生更明显的堵塞甚至尾流扭曲、具有地面效应、更复杂的湍流来流等等,使得人们越来越考虑建造专用的汽车风洞。


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犹如战争年代的航空技术风洞,和平年代的汽车风洞便如雨后春笋般冒了出来,时至今日已有大量的全尺寸汽车风洞正在夜以继日的运行,不仅包括气动声学风洞,还包括环境风洞等等。



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普朗特(天津)再度为重庆理工大学设计安装风洞系统 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 重庆理工大学(Chongqing University of Technology)简称重理工,坐落于中央直辖市重庆,是中国兵器协同创新联盟全国高等军工院校课程思政联盟单位,中央与地方共建的市属普通本科高等院校、重庆市重点建设高校、国家级大学生创新创业训练计划实施高校、全国毕业生就业典型经验高校,首批高等学校科技成果转化和技术转移基地,教育部首批新工科研究与实践项目入选高校2020年10悦12日安装风洞,统经过综合考虑找选择了普朗特(天津)工程技术有限公司,安装后效果良好,于2021-2022年再次合作。

 

 普朗特(天津)工程技术有限公司的工程师为重庆理工大学定制的汽车风洞方案

  1.试验段:切角矩形,在场地可能的情况下尽可能大,希望达到0.8m*1.2m 

2.最高风速:50m/s

3.湍流度:<1%

4.噪声:按照声学风洞要求

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普朗特专业工程师上门现场安装得到客户的青睐,可以现场问题现场提问和解决。

现场专业操作中

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普朗特专注风洞、水洞周边供应,送货上门,让客户安装无忧。我们的服务

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质量管理体系认证证书英文 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 质量管理体系认证证书英文版.png

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质量管理体系认证证书中文 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 质量管理体系认证证书.png

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商标注册证 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 商标注册证.jpg

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商标 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 商标.png

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营业执照副本 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 营业执照副本.png

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营业执照正本 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 普朗特营业执照正本照片.jpg

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普朗特精神 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 普朗特设备建设团队与研发设计、控制等团队精诚合作,拥有专业的加工技术,在焊工、铆工等机械制造上能够保证非常精准的质量。 

团队强调的是协同工作,团队的工作气氛很重要,它直接影响团队的合作能力。没有完美的个人,只有无敌的团队,团队中的个人能力取长补短,相互协作,即能造就出一个好的团队。在一个团队中,每个成员都有自己的优点缺点。作为团队的一员应该主动去寻找团队成员的优点和积极品质,那么团队的协作就会变得很顺畅,工作效率就会提高。团队精神最高境界“不抛弃,不放弃”。

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我们具有专业的气动和水动设计能力

普朗特公司现有研发人员22人,其中高级工程师7人,硕士学位10人,博士学位5人, 都具有专业的气动和水动设计能力,致力于为客户提供优质、可信赖的产品。


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专门开发的风洞、水洞控制系统,风速检测在某些方面达到领先水平,采用智能化风速调节控制,实验风速的稳定性和均匀度达到领先水平,能同时测量风速、动压、静压带有温度补偿,调风方式多样能满足各种不同的实验需求,来确保风洞试验的可重复性和稳定性


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风洞、水洞的最终质量,制作占50%,公司培养了一支专业的建设工程师队伍,精通风洞、水洞制作的质量把控要求,拥有丰富的风水洞制作经验来保证制作设备的质量。


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为科研人提供高品质流体力学实验室建设相关产品及技术 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 ]]> 流体力学的基本原理浅析 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   流体力学是物理学当中的一个重要分支,然而怎样才能通俗易懂的将这样一个重要的学科给大众表述出来,并且让人们形成对这个学科更加深入的认知,或者说不要像一个行业小白一样,讲到这样的专有名词,就显得有一些茫然和懵懂呢。今天流体力学实验设备厂家和大家一起来看看。

  流体力学的主要应用领域非常多样化,自然首先是建筑学土木工程和建筑学作为整个物理学界的两个重要应用性专业,他们的针对性也不一样,但无论是设计图纸还是实际操作,建筑楼房都需要对力学进行更加深入的分析,而流体力学也成为了他们分析的最重要方面。

  简单一句话来概述,当各种不同方向的力,在相互作用之下,流体力学就形成了静止和运动的统一,流体和固定障碍之间的组合又使得力在同样的介质中可以进行相对运动和相互作用,其中有着它的规律,而这样的力在相对运动中的规律就变成了流体力学的重要方面。

  流体力学出现于人的实践过程当中,如果细究物理学界的各方面成就,大多数都是在实践中探索和发现的,很少有通过实验室的一遍遍反复实验得到的结论。

  当然不置可否,实验室固然重要,但往往偏离了实践的实验,就会使得没有那样尽人情,更不会有突出的成就,在中国有着一个大禹治水的传说,那么他们所用到的自然就离不开流体力学的基本内容,再就是秦朝所建立的都江堰,他分流了四川江河流域的水流,即使得农田得到灌溉,又减少了洪涝灾害,这也是流体力学在当中发挥的作用,或者说在古代罗马人曾经在地下建造的十分复杂的循环供水管道系统更是有着流体力学的影子。

  而讲完了历史上流体力学的应用,我们自然要看看他究竟是哪位科学家所提出的,这都要归功于古希腊的阿基米德,因为他创造了关于福利定律以及福利稳定性和水的内在业态平衡,这为整体的流体静止力学奠定了基础,但在阿基米德之后,再也没有第2个阿基米德流体力学的发展被停滞。

  直到15世纪的达芬奇,通过自己的著作,才将流体力学又进一步的提上了台面,在几百年的不断研究当中,帕斯卡讲述了静止流体压力对于流体力学中的概念,由于流体动力是很难被人侦测和了解到的,那么其中蕴含的速度加速度流畅或者质量,动量能量以及能量守恒各种定律,又是需要进一步的推广和发现。所以流体力学的探索是相当困难的。

  而当今的流体力学又有着新的应用,飞机的空气动力学以及航天事业的飞行器压力均匀设置和飞行器受力状况分析,都要用到流体力学,所以生活当中以及对空间和未来的探索当中,流体力学也依然发挥着它的作用,在上世纪的60年代左右,整体学科又与其他学科进行了交叉和渗透,例如物理和化学组成了流体动力学,磁流体力学,甚至通过生物领域的研究力学也在生物流变学方向得到了新的延伸。

  普朗特(天津)工程技术有限公司是自主研发设计生产高端的流体力学实验设备,水洞、风洞、水槽、金属蜂窝, 示踪粒子,竭诚为高校、科研院所和研发型企业服务。资讯热线:15620639295


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流体力学中流动阻力和能量丧失的相关内容 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   流体力学实验设备厂家分享一下关于流体力学中流动阻力和能量丧失的相关内容,希望能帮到大家。

  1、造成流体流动水头损失的原因?

  答:内因:实际流体具有黏性,产生速度梯度,从而导致黏滞力(即内摩檫力)的存在。

  外因:流场中管壁粗糙程度(粗糙系数n)、或边界形状发生剧烈变化,或有局部障碍,这些因素对于阻力损失的影响体现在沿程阻力系数λ和局部阻力系数ζ中。

  所以,流体黏性是造成流动水头损失的根本原因。

  2、层流和湍流的判别准则——临界雷诺数

  答:雷诺数:Re=ud/v=ρud/μ

  层流:Re<2000 re="">2000 (2300)

  3、圆管层流断面的切应力分布?

  答:τ=1/2 ρgJr

  4、圆管层流断面的流速分布?

  答:u=ρgJ/4μ(r_0^2-r^2)

  当r=0时,即在管轴上达到最大流速:u_max=ρgJ/4μ r_0^2平均速度:1/2 u_max。

  5、湍流运动的特征?

  答:湍流脉动。

  6、湍流运动的阻力?

  答:湍流的剪切应力由粘性切应力和惯性切应力构成:

  τ=τ_1+τ_2

  粘性切应力τ_1由时均流速相对运动而产生,符合牛顿内摩擦定律:τ_1=μ -du/dy湍流惯性切应力又称为雷诺应力:τ_2=-ρ(u ?_x ) ?(u ?_y ) ?

  7、湍流核心区流速分布?

  答:湍流核心区流速分布为对数型流速分布:u=1/k √(τ_0/ρ) ln?y+C。

  8、沿程阻力系数与雷诺数Re、相对粗糙度k/d之间的关系?

  答:层流区:λ=f_1 (Re) 临界区:λ=f_2 (Re) 湍流光滑区:λ=f_3 (Re) 湍流过渡区:λ=f_4 (Re,K?d) 湍流粗糙(阻力平方)区:λ=f_5 (K?d)。

  9、水力半径R和当量直径d_e?

  答:水力半径 R=A/x 当量直径d_e=4R。

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空气动力学实验的应用 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   汽车在行驶时会受到来自空气的阻力,被称为风阻。我们经常会听到厂家介绍新车的风阻系数,似乎风阻系数越低就好。那么空气对于行进的汽车有什么样的影响?而风阻系数又是怎么计算出来的?我们和空气动力学实验设备厂家一起来了解下。

  汽车在空气中行驶,空气对于车辆产生阻力主要来自这三种形式。

  一、气流撞击车辆正面所产生的阻力。

  二、是摩擦阻力,空气划过车身一样会产生摩擦力,不过由于汽车的速度并不算快,摩擦阻力很小,几乎可以忽略。

  三、则是外型阻力,这块主要产生的原因是汽车后方会产生瞬间真空,而划过车身的空气会去填补这个真空位置,从而形成向上向后的拉扯力。了解了这些,我们就知道为什么水滴的风阻是最小的,它的前端光滑而后端很小。

  那么风阻系数怎么计算出来的呢?是在风洞实验室中利用风洞去吹测试物体计算出来的。这个计算公式为风阻系数=正面风阻力×2÷(空气密度×车头正面投影面积×车速平方)从这个公式中可以看到,正面风阻力要减小,可以将车头的迎风面积缩小,比如将车头做得更薄或制作更多空隙用来导流。另一方面,车体还要适当做大,这样才能增加投身投影面积,当然较小的车头和较大车身之间还要兼顾美学比例。第三,就是减小车后方真空的体积,最直接的方式就是减小车尾的垂直面积,这也解释了为什么三厢轿车比两厢或SUV的风阻要小了。

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空气动力学对车辆的重要性 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   空气动力性是汽车不可忽视的特性,它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操控稳定性和舒适性。由于气动力对高速行驶的汽车各方面性能占主导地位,所以良好的空气动力学特性,是汽车高速、安全行驶的前提(汽车低速行驶时,汽车所受的气动力矩对汽车性能影响较小)。今天空气动力学实验设备厂家大体说一下空气动力学对车辆的重要性。

  作用在汽车上的六个力包括:气动阻力、气动升力、气动侧向力、气动纵倾力矩、气动横摆力矩和气动侧倾力矩;这些力统称为六分力,作用在高速行驶的车上将会产生神奇的效果。

  气动阻力包括了压差阻力、摩擦阻力、诱导阻力、内流阻力等。在汽车高速行驶中,会受到气动阻力的影响,其中克服气动阻力占了发动机所做的功中相当大的一部分,并且车速越高,气动阻力消耗的功率越大,用于克服气动阻力的燃油消耗也越大。所以,许多车靠较低气动阻力来降低汽车高速行驶的油耗这是没有毛病的。

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汽车因为空气动力学原因不是方的 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   现在的汽车虽然在细节方面的造型均不相同,各自有各自的风格。但从整体形状来看相差并不是很大,为什么汽车不能造成正方形的呢?这是因为现代汽车的造型设计遵循空气动力学。今天空气动力学实验设备厂家和大家一起了解一下。

  我们所说的空气动力学其实严格意义上应该称之为汽车空气动力学,它是空气动力学的一个分支,主要研究汽车与周围空气在相对运动时的相互作用力关系和运动规律,用来解决空气动力性能、行驶稳定性、操纵性和气动噪声等问题。汽车空气动力学与航空、船舶、铁路车辆,在研究流场、空气动力学方面有许多相似之处,但是汽车行驶在地面上是种钝头体,汽车行驶状态异常复杂,因而汽车空气动力学亦区别于上述分支学科,具有自身的特点。

  在汽车刚刚被发明出来时,人们并没有意识到空气动力对于车辆行驶有多大的帮助。那个时候的车基本都是以方方正正的造型出现的,比如著名的福特T型车。时间来到20世纪20年代,人们终于在汽车空气动力学方面有了长足的进步,出现了风阻系数仅有0.28的低风阻汽车。这时,几乎所有汽车都开始注重空气动力学的设计,像当时全世界最快的汽车Tatra 87和大名鼎鼎的大众甲壳虫车型就是如此。但像甲壳虫这样的车型虽然正面风阻得到了良好的控制,但在对抗侧风方面劣势明显,曾经就发生过很多起高速驶出隧道时突然翻车的案例。所以后来一段时间汽车的设计又变成了偏重抗侧风能力,但正向风阻较高的的船形车。

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汽车身上的空气动力学套件 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   空气动力学是力学的一个分支,主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化,在航空、航天、赛车和汽车领域都有广泛的应用。在民用的汽车领域,空气动力学对油耗、降低风阻、噪音和车辆稳定性等都具有非常重要的作用。那么汽车身上有哪些空气动力套件呢?今天空气动力学实验设备厂家和大家一起看一下。

  1、尾翼

  尾翼应该是大部分都知道的空气动力套件之一了,但对于平常的民用车来说,更多的是起到装饰的作用。尾翼分固定式和可伸缩调节式两种。前者主要让气流通过车顶之后向上流走,给车辆形成一种下压力,提高行驶的稳定性。而可调节式尾翼除了这个作用外,还可以通过调节尾翼的角度。比如超跑就可以通过将尾翼调节成垂直,利用风阻来缩短制动距离。

  2、前保险杠

  前保险杠下面的扰流板一般是为了减少车底气流的流量和乱流,可以让气流能够更快速地通过,向车后面流动。

  3、后保险杠

  后保险杠的主要作用还是用来保护车身和路上行人的,有的车型后保险杠会有两个通风口。它的作用就是将将后轮拱内的乱气流可以迅速的排出来,减小风阻。

  4、尾部扩散器

  在车尾装上角度上翘的导流板,这样就可以让车底的气流快速通过。气流速度越大压强就越低,从而在车底形成低压区。而车顶的气流属于高压区,那么就会使车身形成下压力。通俗点说,就是开的很快也不会觉得“发飘”。

  5、翼子板

  翼子板的通风装置设置在前轮拱的后面,目的是为了让车身平整化,同时减小风阻,对降低油耗也是有作用的。

  6、发动机舱盖

  在一些车型上我们可以看到发动机舱盖有开了孔,它的可以帮助发动机进气和排气,同时可以利用空气帮助发动机在运转过程中散热。并且,它还可以将通过进气栅的气流尽量往车表面上导,从而加大汽车的下压力。这种设计,在性能车上比较常见。

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空气动力学在汽车中的应用 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   很多人第一次听到空气动力学这个词时,或许会比较头痛,感觉进入到了一个玄之又玄的领域。毕竟在大家印象中,空气动力学大多与飞行器有关,比如飞机、火箭、战斗机等等。但其实,空气动力学其实距离我们日常生活很近。今天空气动力学实验设备公司和大家一起了解一下空气动力学在汽车中的应用。

  从字面理解,空气动力学解决的就是如何让物体在空气中保持更高效运动的科学。因此,一切需要运动的物体,就比如,跑步中的人、骑行中的自行车,甚至是行驶中的高铁、汽车等,想要保持更快速、更省力、更节能的运动,都与空气动力学息息相关。

  当然,虽然空气动力学对汽车领域非常重要,但在汽车百年多发展历史中车企真正开始研究空气动力学的历史并不是特别长。我们都知道早期的汽车造型都非常方正,没有任何流线型的设计概念,而一直到20世纪中叶以后,车企才开始重视起汽车空气动力学的设计,而在汽车空气动力学中需要解决的两个问题就是风阻和升力。

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空气动力学的飞行原理 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   目前研究的都是空气动力学飞行器!空气动力学飞行原理飞行的航空器都只能在大气层内飞行,所以不在本人研究范围之内!

  飞行原理简介

  要了解飞机的飞行原理就必须先知道飞机的组成以及功用,飞机的升力是如何产生的等问题。这些问题将分成几个部分简要讲解。

  一、飞行的主要组成部分及功用

  到目前为止,除了少数特殊形式的飞机外,大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成:

  1、机翼

  机翼的主要功用是产生升力,以支持飞机在空中飞行,同时也起到一定的稳定和操作作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼,操纵副翼可使飞机滚转,放下襟翼可使升力增大。机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。

  2、机身

  机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备,将飞机的其他部件如:机翼、尾翼及发动机等连接成一个整体。

  3、尾翼

  尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成,有的高速飞机将水平安定面和升降舵合为一体成为全动平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转,保证飞机能平稳飞行。

  4、起落装置

  飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成,作用是起飞、着陆滑跑,地面滑行和停放时支撑飞机。

  5、动力装置

  动力装置主要用来产生拉力和推力,使飞机前进。其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。现在飞机动力装置应用较广泛的有:航空活塞式发动机加螺旋桨推进器、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机。除了发动机本身,动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。

  飞机上除了这五个主要部分外,根据飞机操作和执行任务的需要,还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备等其他设备。

  二、飞机的升力和阻力

  飞机是重于空气的飞行器,当飞机飞行在空中,就会产生作用于飞机的空气动力,飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力和阻力的产生之前,我们还要认识空气流动的特性,即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流,一种流体,这里我们要引用两个流体定理:连续性定理和伯努利定理:

  流体的连续性定理:当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时,由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来,因此在同一时间内,流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。

  连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中,不仅流速和管道切面相互联系,而且流速和压力之间也相互联系。伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。

  伯努利定理基本内容:流体在一个管道中流动时,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大。

  飞机的升力绝大部分是由机翼产生,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑。从上图我们可以看到:空气流到机翼前缘,分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面比较凸出,流管较细,说明流速加快,压力降低。而机翼下表面,气流受阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大。这里我们就引用到了上述两个定理。于是机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力,从而翱翔在蓝天上了。

  机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正压力的作用,一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右,下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。

  飞机飞行在空气中会有各种阻力,阻力是与飞机运动方向相反的空气动力,它阻碍飞机的前进,这里我们也需要对它有所了解。按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。

  1、摩擦阻力

  空气的物理特性之一就是粘性。当空气流过飞机表面时,由于粘性,空气同飞机表面发生摩擦,产生一个阻止飞机前进的力,这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小,决定于空气的粘性,飞机的表面状况,以及同空气相接触的飞机表面积。空气粘性越大、飞机表面越粗糙、飞机表面积越大,摩擦阻力就越大。

  2、压差阻力

  人在逆风中行走,会感到阻力的作用,这就是一种压差阻力。这种由前后压力差形成的阻力叫压差阻力。飞机的机身、尾翼等部件都会产生压差阻力。

  3、诱导阻力

  升力产生的同时还对飞机附加了一种阻力。这种因产生升力而诱导出来的阻力称为诱导阻力,是飞机为产生升力而付出的一种“代价”。其产生的过程较复杂这里就不在详诉。

  4、干扰阻力

  它是飞机各部分之间因气流相互干扰而产生的一种额外阻力。这种阻力容易产生在机身和机翼、机身和尾翼、机翼和发动机短舱、机翼和副油箱之间。

  以上四种阻力是对低速飞机而言,至于高速飞机,除了也有这些阻力外,还会产生波阻等其他阻力。

  三、影响升力和阻力的因素

  升力和阻力是飞机在空气之间的相对运动中(相对气流)中产生的。影响升力和阻力的基本因素有:机翼在气流中的相对位置(迎角)、气流的速度和空气密度以及飞机本身的特点(飞机表面质量、机翼形状、机翼面积、是否使用襟翼和前缘翼缝是否张开等)。

  1、迎角对升力和阻力的影响——相对气流方向与翼弦所夹的角度叫迎角。在飞行速度等其它条件相同的情况下,得到最大升力的迎角,叫做临界迎角。在小于临界迎角范围内增大迎角,升力增大:超过临界临界迎角后,再增大迎角,升力反而减小。迎角增大,阻力也越大,迎角越大,阻力增加越多:超过临界迎角,阻力急剧增大。

  2、飞行速度和空气密度对升力阻力的影响——飞行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力与飞行速度的平方成正比例,即速度增大到原来的两倍,升力和阻力增大到原来的四倍:速度增大到原来的三倍,胜利和阻力也会增大到原来的九倍。空气密度大,空气动力大,升力和阻力自然也大。空气密度增大为原来的两倍,升力和阻力也增大为原来的两倍,即升力和阻力与空气密度成正比例。

  3、机翼面积,形状和表面质量对升力、阻力的影响——机翼面积大,升力大,阻力也大。升力和阻力都与机翼面积的大小成正比例。机翼形状对升力、阻力有很大影响,从机翼切面形状的相对厚度、最大厚度位置、机翼平面形状、襟翼和前缘翼缝的位置到机翼结冰都对升力、阻力影响较大。还有飞机表面光滑与否对摩擦阻力也会有影响,飞机表面相对光滑,阻力相对也会较小,反之则大。

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流体力学分为静力学和动力学 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   在传统物理学中,流体力学分为静力学和动力学,气体压缩性的力学过程,被归纳到热力学中。流体静力学的重点是液体,界定是重力场中的容器,分为开放容器和密闭容器两种情况。流体动力学包括空气动力学,主要研究流体相对运动、尤其是相对固体运动的相互作用。它们建立在实验统计的基础上,具有定量的实用性,基本满足工程技术的要求。

  哲学物理学以二元分布引力的力学平衡论为基础,定性解释流体的力学特性:流体分子间的振动平衡距离,已经大到其切向引力或剪切应力,不足以阻止分子间产生大幅相对的切向位移,但这并非流体分子间完全没有切向引力,因为分子引力分布,基本呈球面发射,因此,流体的相对运动,仍然存在阻滞力,它与流体的分子结构密度、温度和物体表面的几何形状等因素有关。

  了解了流体的微观力学本质,就不难理解它的宏观力学表现,结合经典流体力学的模型、实验和理论,就能轻松进行定量分析,并根据环境情况,对定量误差的趋向做出判断,以便在具体的设计和创新工作中,有一个定性的前导。

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计算流体力学的“百家争鸣” Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   在春秋战国时期,华夏大地上涌现出了很多著名的学派并流传至今,而后人也把这个思想文化迸发、群星闪耀的局面称为“百家争鸣”。回到我们最熟悉的CFD领域,作为RANS方法能够生存的最重要基石,无数的学者提出了各种各样的湍流模型,可谓百花齐放。可是迄今为止,仍然没有一款湍流模型能够一统天下,于是,在各种CFD软件中下拉湍流模型选项的时候也总是能看到很多种选择,这让有选择困难症的小伙伴们非常无奈。今天,我们就和大家一起聊一聊湍流模型的百家争鸣。

  01计算流体力学的门缝

  我们在前面的文章中说过,因为湍流本身的无序和非定常性,N-S方程虽然在理论上可以描述湍流,但是实际上却无法求解。直到1883年,雷诺通过经典的染色实验让人们亲眼目睹了‘速度’这一物理变量的复杂性,而速度紊乱的时空演化本质上就是N-S方程的实际解。人们似乎看到了流动源头,不过湍流本身的复杂性却排山倒海般拦在所有人面前。

计算流体力学的“百家争鸣”

  幸好对于大部分工程问题,我们并不需要完全求解湍流。比如工程上更关心流动的压力损失和平均速度分布,而非湍流的细节。实验做完五年以后,雷诺幡然醒悟:既然流动未可知,不妨使用统计学的思想——对N-S方程进行平均,把瞬时速度u分解为时均速度ū和脉动速度u’,代入N-S方程即可得到雷诺平均的N-S方程,也就是RANS。

计算流体力学的“百家争鸣”

  然而雷诺平均的N-S方程似乎更复杂了,除了平均速度的应力,上式中还多了脉动应力项,称之为雷诺应力,成为新的拦路虎。不过冥冥之中自有天意,在雷诺提出对N-S方程进行平均的十年前, Boussinesq 已经将湍流脉动引起的切应力类比成了牛顿内摩擦定律,即用粘度乘以速度梯度来表示湍流脉动引起的切应力,这就是大名鼎鼎的涡粘性假设:雷诺应力=μt*(əū/əy),其中的μt为涡粘性系数。至此,通往计算流体力学的大门终于打开了一条细缝。

  02湍流模型的破局

  缝隙虽开,人们还是挤不进去——对于绝大部分情况,μt 是未知的,而且涡粘性在边界层附近变化很大。直到咱们广义的祖师爷普朗特于1924年提出了混合长度理论,湍流的计算从数学表达到工程应用这座桥梁才逐渐变得清晰。

  流体的粘性来自于分子自由运动产生的掺混,与分子自由程密切相关;对于涡粘性,也可以定义类似的参数。于是,普朗特定义混合长度l为湍流脉动掺混的长度,其物理意义为流体微团耗散前所经历的距离。

  于是,脉动速度可以表示为混合长度与壁面法向速度梯度的乘积,而涡粘性系数则可以相应的表述为μt=ρl2 *(əū/əy)。只要知道了混合长度,便可以明确涡粘性系数,进而求解RANS方程。

计算流体力学的“百家争鸣”

  然而混合长度的准确值也很难得知,于是普朗特继续发扬“跟着感觉走,天下在我手”的科学精神,大胆的认为混合长度与到壁面的距离成正比,从而得到了CFD领域第一个实用的涡粘模型。尽管普朗特的理论有东拼西凑的嫌疑,但是它使得湍流模型和计算流体力学实现了真正意义上的破局,并引领了其后近百年时光的CFD大发展。

  03零方程模型的演化

  普朗特的混合长度模型是代数模型,相当于直接用代数公式定义了涡粘性系数,被称为零方程模型,即不引入额外的方程即可求解雷诺平均的N-S方程。小伙伴们都知道流动的边界层是很复杂的,从内层到外层的流动状态或者速度的分布也有很大的差异,普朗特用一个简单的线性公式来表示混合长度确实不够完善。

  1978年, NASA Ames研究中心的Baldwin和Lowmax在AIAA第16届航空航天科学会议上发表经典的论文《Thin Layer Approximation and Algebraic Model for Separated Turbulent Flows》,提出了一种更合理的混合长度模型。

计算流体力学的“百家争鸣”

  Baldwin和Lowmax基于湍流边界层内外层的流动差异,将湍流粘性系数也相应的定义成了两个公式。内层延续普朗特的理论,而外层使用了更加符合实际的Clauser公式。当然在实际使用中,两位学者也做了一些更新。后来很多学者使用B-L模型计算了翼型的绕流、平板流动、台阶流,甚至是超声速的流动,仿真结果和实验都呈现比较好的一致性。

  作为一种典型的代数模型,B-L模型不需要引入额外的方程即可求解RANS方程,其计算量较小,因此很多商用CFD软件仍然会在湍流模型库中保留B-L模型。不过需要特别说明的是,B-L模型只适用于小曲率、无分离的流动,不适合分离流、喷流或逆压梯度较大的流动。

  04备受瞩目的k-epsilon模型

  零方程模型看似化繁为简,却也逃不过严谨的流体力学家的吐槽——该模型通过简单的公式定义涡粘性系数,而忽略了湍流复杂运动的本质。是时候翻翻旧账了:在20世纪早期人们发现了湍流能级串的现象,1941年前苏联数学家Kolmogorov又提出了湍流能量谱理论,人们慢慢理解了湍动能的生成和耗散的规律。

  前人栽树,后人乘凉。于是一种携带着湍流演化思想的湍流模型便应运而生了,那便是两位CFD领域的顶级大神B.E. Launder和D.B. Spalding以及他们的博士生们在20世纪70年代初陆续提出来的k-epsilon模型。

计算流体力学的“百家争鸣”

  k-epsilon模型也属于涡粘性模型,不过它变换了另外一种更加湍流的思想来求解混合长度,进而求解涡粘性系数:Kolmogorov的各向同性假设告诉我们湍流脉动速度u'=v'=w',因此湍动能k则可简化为3/2*u'2,而另外一个重要的参数epsilon表示流体微团的耗散率,即湍动能/耗散时间。

  而定义为流体微团耗散前所经过距离的混合长度l,则可以顺势定义为耗散时间和流体微团速度的乘积。当然流体微团的速度和脉动速度是相当的,通过经验系数来表示,于是我们可以用湍动能和湍流耗散率来表示湍流粘性系数。

计算流体力学的“百家争鸣”

  面对多出来的两个未知量k和epsilon,则分别建立其输运方程进行封闭,这便是我们熟悉的k方程和epsilon方程。不过需要特别指出的是补充的epsilon方程中包含了经验系数,这些系数一般由实验得出,因此限制了k-epsilon模型的适用范围。实际工程应用中,也有很多工程师会根据特定的应用场景修改相应的经验参数来匹配实验的结果。

计算流体力学的“百家争鸣”

  k-epsilon模型是对混合长度理论的进一步发展,因此相对于零方程模型适用于更复杂的流动。不过通过上述的推导,大家也可以看出来k-epsilon模型仍然有拼凑的嫌疑。它建立于湍流各向同性假设基础之上,因此适合于完全发展的湍流,但不适用于逆压梯度较高的流动,以及喷流和二次流。因此还有学者提出了Realizable 以及RNG k-epsilon模型,在壁面边界层的处理以及分离流动的求解有了明显的增强。

  05寄于厚望的k-omega & SST模型

  作为流传最广以及变种最多的湍流模型,k-epsilon模型的家族成员迄今为止仍然活跃在各大CFD软件之中。不过爱折腾的人类怎能放过展示自己的机会呢,为了改善k-epsilon模型在求解逆压梯度的流动中的计算精度问题,众多学者做了很多尝试。其中1988年,CFD大神Wilcox提出的k-omega模型被给予了很大的期望,并一路演化,在2006年,由Wilcox自己做了进一步的更新,形成了今天成熟的k-omega模型。

  该模型定义了比耗散率omega,并通过k和omega来描述湍流粘性系数。从方程结构来看,omega方程和epsilon方程非常相似,但是两者之间有一个重要的区别——epsilon方程中的经验系数来源于粘性底层中的阻尼函数,而omega方程中的经验系数却不需要。这个阻尼函数的精度在强逆压梯度的流动中存在一定的精度问题,因此k-epsilon模型不适合于处理逆压梯度较大的流动,而k-omega模型却能够很好的驾驭。

  此处需要特别指出的是,如果把omega的表达式直接代入epsilon方程,直接推导出来的方程比omega方程多了一个交叉扩散项,而这一项正是两者之间的差异来源。

计算流体力学的“百家争鸣”

  k-omega模型的确能够很好的改善强逆压梯度附近的流动求解,但是它也存在一个比较明显的缺陷:当自由来流中湍动能出现微小的变化时,湍流粘度系数会出现剧烈的变化,导致流动的计算出现明显的不合理;同时表面摩擦系数也会出现一定的变化,影响分离位置的判断。反观k-epsilon湍流模型对于自由来流的湍动能变化则没有那么敏感。

  既然k-omega和k-epsilon各有所长,那就把它们结合起来吧,于是一个更加适用的湍流模型就诞生了。1992年,NASA Ames研究中心的Menter博士提出了著名的k-omega SST湍流模型,在omega方程后面添加了一个交叉扩散项,这个交叉扩散项刚好就是k-omega和k-epsilon模型之间的差异,而Menter博士则聪明的在这个交叉扩散项上面乘了一个混合函数,通过混合函数则可以轻易的控制湍流模型的变身:当混合函数为1时,omega方程还是omega方程,用于边界层附近的求解,而当混合函数为0时,omega方程则变身成了epsilon方程,用于主流的求解,当然两者之间通过一个混合区域来进行更加光顺的过渡。

计算流体力学的“百家争鸣”

  凭借着更好的适用性和计算精度,k-omega SST模型成为了越来越多的CFD工程师的选择,尤其在航空航天和叶轮机械领域的出镜率极高。

  06特立独行的一方程模型

  既然有零方程模型和两方程模型了,那中间的一方程呢?

  一方程模型当然是有的,只是它并非是零和二之间的过渡,而是另外一种更加特立独行的湍流模型。波音公司的大神Spalart基于翼型计算的丰富经验,于1994年和Allmaras一起提出了著名的S-A模型。该模型不再使用湍动能和湍流耗散率计算涡粘性系数,而是直接导出涡粘性系数的输运方程。

计算流体力学的“百家争鸣”

  这种模式更适合于平均流场中有剧烈变化的湍流,比如几何曲率明显变化、存在激波等工况,因此广泛应用于航空航天和叶轮机械领域。不过标准的S-A模型并没有针对一般工业流域的流动进行校准,尤其是某些自由剪切流动比如平面射流,可能会产生较大的误差。因此,它是一种更专用的湍流模型。

  07朱砂痣 or 蚊子血?

  作为RANS方法最重要的基石,湍流模型伴随着CFDer们一起进步和成长。但因为RANS方法天然上忽略了湍流非定常的本质,使得湍流模型无论如何七十二变,都似乎难以抓住湍流这只顽猴。也难怪陪伴了CFDer这么久,湍流模型却时常被拍在墙上变成了一抹蚊子血。

  不过笔者倒是更愿意相信,随着硬件和CFD方法的提升,LES甚至是DNS会慢慢融入并替代现在的RANS。到那时,或许我们会时长怀念起曾经和这些湍流模型一起挣扎的岁月,而这些湍流模型也会因为我们的怀念而变成胸口的朱砂痣。

  -END-

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流体力学的研究内容及方法 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   一,研究内容

  流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体,所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。大气和水是最常见的两种流体,大气包围着整个地球,地球表面的70%是水面。大气运动、海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动都是流体力学的研究内容。

  20世纪初,世界上第一架飞机出现以后,飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。20世纪50年代开始的航天飞行,使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相连的。这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。

  石油和天然气的开采,地下水的开发利用,要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动,这是流体力学分支之一——渗流力学研究的主要对象。渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治,化工中的浓缩、分离和多孔过滤,燃烧室的冷却等技术问题。

  燃烧离不开气体,这是有化学反应和热能变化的流体力学问题,是物理-化学流体动力学的内容之一。爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程,涉及气体动力学,从而形成了爆炸力学。

  沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动等,都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题,这类问题是多相流体力学研究的范围。

  等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。等离子体在磁场作用下有特殊的运动规律。研究等离子体的运动规律的学科称为等离子体动力学和电磁流体力学,它们在受控热核反应、磁流体发电、宇宙气体运动等方面有广泛的应用。

  风对建筑物、桥梁、电缆等的作用使它们承受载荷和激发振动;废气和废水的排放造成环境污染;河床冲刷迁移和海岸遭受侵蚀;研究这些流体本身的运动及其同人类、动植物间的相互作用的学科称为环境流体力学 (其中包括环境空气动力学、建筑空气动力学)。这是一门涉及经典流体力学、气象学、海洋学和水力学、结构动力学等的新兴边缘学科。

  生物流变学研究人体或其他动植物中有关的流体力学问题,例如血液在血管中的流动,心、肺、肾中的生理流体运动和植物中营养液的输送。此外,还研究鸟类在空中的飞翔,动物在水中的游动,等等。

  因此,流体力学既包含自然科学的基础理论,又涉及工程技术科学方面的应用。此外,如从流体作用力的角度,则可分为流体静力学、流体运动学和流体动力学;从对不同“力学模型”的研究来分,则有理想流体动力学、粘性流体动力学、不可压缩流体动力学、可压缩流体动力学和非牛顿流体力学等。

  二,流体力学的研究方法

  进行流体力学的研究可以分为现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算四个方面:

  现场观测是对自然界固有的流动现象或已有工程的全尺寸流动现象,利用各种仪器进行系统观测,从而总结出流体运动的规律,并借以预测流动现象的演变。过去对天气的观测和预报,基本上就是这样进行的。

  不过现场流动现象的发生往往不能控制,发生条件几乎不可能完全重复出现,影响到对流动现象和规律的研究;现场观测还要花费大量物力、财力和人力。因此,人们建立实验室,使这些现象能在可以控制的条件下出现,以便于观察和研究。

  同物理学、化学等学科一样,流体力学离不开实验,尤其是对新的流体运动现象的研究。实验能显示运动特点及其主要趋势,有助于形成概念,检验理论的正确性。二百年来流体力学发展史中每一项重大进展都离不开实验。

  模型实验在流体力学中占有重要地位。这里所说的模型是指根据理论指导,把研究对象的尺度改变(放大或缩小)以便能安排实验。有些流动现象难于靠理论计算解决,有的则不可能做原型实验(成本太高或规模太大)。这时,根据模型实验所得的数据可以用像换算单位制那样的简单算法求出原型的数据。

  现场观测常常是对已有事物、已有工程的观测,而实验室模拟却可以对还没有出现的事物、没有发生的现象(如待设计的工程、机械等)进行观察,使之得到改进。因此,实验室模拟是研究流体力学的重要方法。

  理论分析是根据流体运动的普遍规律如质量守恒、动量守恒、能量守恒等,利用数学分析的手段,研究流体的运动,解释已知的现象,预测可能发生的结果。理论分析的步骤大致如下:

  首先是建立“力学模型”,即针对实际流体的力学问题,分析其中的各种矛盾并抓住主要方面,对问题进行简化而建立反映问题本质的“力学模型”。流体力学中最常用的基本模型有:连续介质、牛顿流体、不可压缩流体、理想流体、平面流动等。

  其次是针对流体运动的特点,用数学语言将质量守恒、动量守恒、能量守恒等定律表达出来,从而得到连续性方程、动量方程和能量方程。此外,还要加上某些联系流动参量的关系式(例如状态方程),或者其他方程。这些方程合在一起称为流体力学基本方程组。

  求出方程组的解后,结合具体流动,解释这些解的物理含义和流动机理。通常还要将这些理论结果同实验结果进行比较,以确定所得解的准确程度和力学模型的适用范围。

  从基本概念到基本方程的一系列定量研究,都涉及到很深的数学问题,所以流体力学的发展是以数学的发展为前提。反过来,那些经过了实验和工程实践考验过的流体力学理论,又检验和丰富了数学理论,它所提出的一些未解决的难题,也是进行数学研究、发展数学理论的好课题。按目前数学发展的水平看,有不少题目将是在今后几十年以内难于从纯数学角度完善解决的。

  在流体力学理论中,用简化流体物理性质的方法建立特定的流体的理论模型,用减少自变量和减少未知函数等方法来简化数学问题,在一定的范围是成功的,并解决了许多实际问题。

  对于一个特定领域,考虑具体的物理性质和运动的具体环境后,抓住主要因素忽略次要因素进行抽象化也同时是简化,建立特定的力学理论模型,便可以克服数学上的困难,进一步深入地研究流体的平衡和运动性质。

  20世纪50年代开始,在设计携带人造卫星上天的火箭发动机时,配合实验所做的理论研究,正是依靠一维定常流的引入和简化,才能及时得到指导设计的流体力学结论。

  此外,流体力学中还经常用各种小扰动的简化,使微分方程和边界条件从非线性的变成线性的。声学是流体力学中采用小扰动方法而取得重大成就的最早学科。声学中的所谓小扰动,就是指声音在流体中传播时,流体的状态(压力、密度、流体质点速度)同声音未传到时的差别很小。线性化水波理论、薄机翼理论等虽然由于简化而有些粗略,但都是比较好地采用了小扰动方法的例子。

  每种合理的简化都有其力学成果,但也总有其局限性。例如,忽略了密度的变化就不能讨论声音的传播;忽略了粘性就不能讨论与它有关的阻力和某些其他效应。掌握合理的简化方法,正确解释简化后得出的规律或结论,全面并充分认识简化模型的适用范围,正确估计它带来的同实际的偏离,正是流体力学理论工作和实验工作的精华。

  流体力学的基本方程组非常复杂,在考虑粘性作用时更是如此,如果不靠计算机,就只能对比较简单的情形或简化后的欧拉方程或N-S方程进行计算。20世纪30~40年代,对于复杂而又特别重要的流体力学问题,曾组织过人力用几个月甚至几年的时间做数值计算,比如圆锥做超声速飞行时周围的无粘流场就从1943年一直算到1947年。

  数学的发展,计算机的不断进步,以及流体力学各种计算方法的发明,使许多原来无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值解的可能性,这又促进了流体力学计算方法的发展,并形成了“计算流体力学”。

  从20世纪60年代起,在飞行器和其他涉及流体运动的课题中,经常采用电子计算机做数值模拟,这可以和物理实验相辅相成。数值模拟和实验模拟相互配合,使科学技术的研究和工程设计的速度加快,并节省开支。数值计算方法最近发展很快,其重要性与日俱增。

  解决流体力学问题时,现场观测、实验室模拟、理论分析和数值计算几方面是相辅相成的。实验需要理论指导,才能从分散的、表面上无联系的现象和实验数据中得出规律性的结论。反之,理论分析和数值计算也要依靠现场观测和实验室模拟给出物理图案或数据,以建立流动的力学模型和数学模式;最后,还须依靠实验来检验这些模型和模式的完善程度。此外,实际流动往往异常复杂(例如湍流),理论分析和数值计算会遇到巨大的数学和计算方面的困难,得不到具体结果,只能通过现场观测和实验室模拟进行研究。

  流体力学的展望

  从阿基米德到现在的二千多年,特别是从20世纪以来,流体力学已发展成为基础科学体系的一部分,同时又在工业、农业、交通运输、天文学、地学、生物学、医学等方面得到广泛应用。

  今后,人们一方面将根据工程技术方面的需要进行流体力学应用性的研究,另一方面将更深入地开展基础研究以探求流体的复杂流动规律和机理。后一方面主要包括:通过湍流的理论和实验研究,了解其结构并建立计算模式;多相流动;流体和结构物的相互作用;边界层流动和分离;生物地理学和环境流体流动等问题;有关各种实验设备和仪器等。

流体力学的研究内容及方法

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流体力学基础介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   液体与气体统称为流体,流体具有以下特性:

  连续性

  流体力学研究的是大量分子的宏观集体运动效果,同时,将整个流体分成许多分子集团,每个分子集团称为质点,并认为各质点之间没有任何空隙,而且相对整个流体来说,质点的几何尺寸可忽略不计。因此,质点是研究流体的最小单位,质点是连续的,所以流体具有连续性。反应流体质点运动特性的各种物理量如速度、密度、压力等,也是连续的。

  流动性

  流动性是流体与固体的根本区别。由于具有流动性,所以流体没有固定的形状。液体和气体都具有流动性,但它们的流动性是有区别的。

  液体形状随着容器而改变,但其体积保持不变;

  气体在流动中在改变自身形状的同时,其体积也随容器的体积而改变,它总能充满整个容器。

流体力学基础

  压缩性

  流体在受压时,体积缩小、密度增大的性质,称为流体的压缩性,以压缩系数 k(㎡/n) 表示。它表示在一定的温度下,压强增加1个单位,体积的相对缩小率。若液体的原体积为V,压强增加dρ 后,体积减小dv,压缩系数为:

流体力学基础

  由于液体受压体积减小,dp 与dV 异号。式中右侧加负号,以使k 为正值,其值愈大,愈容易压缩。k 的单位为1/Pa。

  压缩系数的倒数是体积弹性模量K,即

流体力学基础

  水的压缩系数最小,当压力为0.1mpa时,压力每升高105pa,其体积的变化为5/100000左右,所以,在一般情况下可以忽略不计。因此,工程界均把水以及其他液体视为不可压缩流体。

  气体的压缩系数比液体大得多,而且,其值随气体的热力学过程而定,随压力升高而增大。在温度为0℃、压力为1×105pa的条件下,空气的压缩系数是水的2万倍左右。

  需要指出的是,在暖通空调专业常见的气流运动中,由于管道不很长,气流速度远远小于声速 (340m/s),流动过程中,密度没有显著变化,所以仍可作为不可压缩流体处理。

流体力学基础

  膨胀性

  流体受热时,温度升高、体积膨胀、密度减小的性质,称为流体的膨胀性。以膨胀系数α(1/k 或1/℃)表示。它表示了单位温度变化时流体体积的相对变化,即

流体力学基础

  式中,V 为流体的体积,m³;dV/dT 为流体体积相对于温度的变化。水的膨胀系数αv(×10-4),如下表所示。

  水在不同温度时的膨胀系数αv(××10-4/℃)

流体力学基础

  黏滞性

  流体内部质点间或层流间,由于相对运动而产生内摩擦力,以阻止相对运动的性质称为黏滞性。产生黏滞性的物理原因,是流体围观分子不规则运动的动量交换和分子间吸引力,而形成的阻力的宏观表现。

  1. 黏滞力

  黏滞力r(Pa) 就是单位面积的内摩擦力,也称为切应力。

流体力学基础

  式中,F 为内摩擦力,N;A 为截面积,m²;dμ/dy 为速度梯度,表示速度沿垂直于速度的方向y 的变化率,1/s;μ 为流体的动力黏度,Pa·s。

  2. 动力黏度

  动力黏度是反应流体粘滞性强弱的系数,其意义为当速度梯度dμ/dy =1时流体的黏滞力,μ 值愈大,则粘滞性愈强。

  3. 运动黏度

  运动黏度v(m²/s) 是动力黏度μ 与同温度时的流体密度ρ 的比值。即

流体力学基础

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流体力学的三个基本方程 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 流体力学的三个基本方程

  流体力学的三大方程分别指:

  1、连续性方程——依据质量守恒定律推导得出。(式1)

  2、能量方程(又称伯努利方程)——依据能量守恒定律推导得出。(式2)

  3、动量方程——依据动量守恒定律(牛顿第二定律)推导得出的。(式3)

流体力学的三个基本方程

  除了以上三个基本方程,还需要结合流体的本构方程:

  牛顿流体

流体力学的三个基本方程

  非牛顿流体

流体力学的三个基本方程

  例如,通过动量方程和本构方程结合,可以获得流体运动与作用于流体力的纳维-斯托克斯方程。纳维-斯托克斯方程是非线性微分方程,其中包含流体的运动速度,压强,密度,粘度,温度等变量,而这些都是空间位置和时间的函数。如不考虑粘度则是欧拉方程。一般来说,对于流体运动学问题,需要同时将纳维-斯托克斯方程结合质量守恒、能量守恒、热力学方程、介质的材料性质和边界条件以及初始状态参数一同求解。

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一维、二维与三维流动模型介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   一般的流动都是在三维空间的流动,流动参数是x、y、z 三个坐标的函数,在流体力学中又称这种流动为三维流动。当我们适当的选择坐标或将流动作某些简化,使其流动参数在某些情况下,仅是二维两个坐标的函数称这种流动为二维流动。流体力学常用两种坐标来讨论二维流动,一种是平面流动,如平面物体绕流运动;另一种是轴对称流动,如子弹、水雷等轴对称物体沿轴线方向的流动。流动参数是一个坐标的函数的流动,称为一维流动,如流体在细管中的运动,空间辐射状流动等,都是近似的一维流动。

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重力流体与非重力流体模型介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   在液体流动中,重力的作用一般是要考虑的,对于低速运动的流体,惯性力较小,重力是影响流体运动的主要因素,尤其是在海洋或大气运动中,更是如此。此外,在有自由面及因密度分布不均匀而引起的流体运动中,重力也起主要作用,但在高速气流运动中,由于惯性力比重力大得多,重力常常被忽略。

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无旋流动模型介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   无旋流动是流场中各质点无旋转的流体运动。自然界中无旋运动很难见到,因为流体通常是斜压的,有黏性的,科里奥利力(非有势力)也可能在起作用。这都会导致产生涡,然而有一些假设下或某种近似时流动可视为无旋的,后面将会看到,无黏性止压流体在有势力的作用下,均匀来流绕物体的流动及从静止开始的流动都将是无旋的。例如机翼绕流,水波运动等都认为是一种无旋运动,这类流动在工程中经常遇到,具有重要意义。在无旋的条件下,就有速度势存在,再在流体不可压时,得到了速度势的拉普拉斯方程,数学上有成熟的处理方法,因此无旋运动是一种广泛应用的简化模型。

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有旋流动模型介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   流场中流体质点有旋转的流动称为有旋流动,有旋流动在自然界是普遍存在的,如大气中的台风,绕物体流动的尾涡等等,都是一种有旋运动。亥姆霍兹对有旋流动作过大量研究并成为研究有旋流动的奠基人。

  表征有旋运动的物理量称为涡量,也即速度旋度,其大小是流体质点旋转角速度的两倍。涡量高度集聚的区域就是涡。

  速度环量与旋转角速度之间关系的斯托克斯定理:沿封闭曲线的速度环量等于该封闭周线内所有的旋转角速度的面积积分的二倍,称之为游涡强度。

  研究有旋运动主要就是研究涡的产生、运动、发展,以及涡与涡之间相互作用的。如果流体是斜压的或者作用于流体的力是非有势的,或者流体是有黏性的,那么在流体中就将产生涡,这说明了涡的普遍存在,飞机翼面附近的薄层流体(边界层)中由黏性产生的涡量,导致飞机产生了升力,有旋流动与大气、海洋中的很多现象也密切相关。大气、海水既是一种斜压流体,而且受到科氏力的作用(虽然很小,但对这种大尺度的运动影响很大)再加上大气、海水的黏性,使得在大气、海洋中产生大大小小各种尺度的涡旋。

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定常流动模型介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   运动流体中任一点流体质点的流动参数(压强和速度等)不随时间而变化的流动,称为定常流动。由于对定常流动的研究要简单得多,甚至有时在定常流动的条件下,微分方程可直接积分出来,因此,定常流动是一种简化的模型。

  定常流动的流场中,流体质点的速度、压强和密度等流动参数,仅是空间点坐标的函数而与时间无关。在供水和通风系统中,只要泵和风机的转速不变,运转稳定,则水管和风道中的流体流动都是定常流动。又如火电厂中,当锅炉和汽轮机都稳定在某一正常情况下运行时,主蒸汽管道和给水管道中的流体流动也都是定常流动,可见研究流体的定常流动有很大的实际意义。

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非定常流动模型介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   运动流体中任一点流体质点的流动参数(压强和速度等)随时间而变化的流动,称为非定常流动。其中,除了随时间变化极慢的流动可近似为定常流动外,都必须考虑其非定常效应。这时不仅产生不定常变化顶,而且当流动变化很快时,可能产生新的物理现象,例如管道水流突然因阀门关闭产生很强的惯性作用,水被压缩(水常被视为不可压缩的)形成压力波在管中的传播,这就是通常所称的水锤(击)现象。

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不可压缩流体模型介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   不可压缩流体模型

  处理实际问题时,有时将流体的密度近似看成不变的,即dp/dt — 0,称为不可压缩流体。所谓密度不变,实际上是随着压强和温度的变化,密度仅有微小的变化。在大多数情况下,液体可以忽略压缩性的影响,认为液体的密度是一个常数(水击等问题除外),而气体一般较容易压缩,在一些情況下,也把气体视为不可压缩的。

  釆用不可压缩流体模型,将使方程组有很大简化,这时取密度为常数(均质流体)方程组将减少一个未知量。

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可压缩流体模型介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   流体的可压缩性是在外力作用下流体的体积或密度发生改变的性质,流体的可压缩性通常用等温体积压缩系数来衡量。众所周知,流体都是可以压缩的,相对来说,液体的可压缩性比较小,气体的可压缩性比较大。

  虽然流体的可压缩性用等温体积压缩系数来衡量,但并不是说等温体积压缩系数大的流体流动就是可压缩流动。压缩性的影响依赖于等温体积压缩系数的大小和流体中压强变化的大小,当等温体积压缩系数不小而压强变化很小,或者压强变化不小而等温体积压缩系数很小时,压缩效应都是小的,这时流体就可视为不可压缩的;相反,当等温体积压缩系数不大而压强变化很大,这时流体就应视为可压缩的。

  气体的压缩性要比液体的压缩性大得多,这是由于气体的密度随着温度和压强的改变将发生显著的变化。

  考虑流体为可压缩时,流体的运动将变得复杂得多,这是由于:

  第一,流体密度变为非常数,密度的变化不仅将引起流体热状況的变化,同时它又反过来影响流体的力学状态。在数学上,方程中未知量多了一个,为求解得再引入其他方程,于是方程组中出现了状态方程及能量方程与未知数T (温度);

  第二,连续性方程变为非线性的,使求解困难;

  第三,在某些情況下,可能产生物理量的间断面,通常称为激波,流体质点经过激波、嫡、密度、压强、温度和速度等,都将产生一个急剧(跳跃)的变化。

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理想流体模型介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   如前所述,实际流体都是具有黏性的,都是黏性流体。不具有黏性的流体称为理想流体,这是客观世界上并不存在的一种假想的流体。在流体力学中引入理想流体的假设,是因为在实际流体的黏性作用表现不出来的场合(像在静止流体中或匀速直线流动的流体中)完全可以把实际流体当理想流体来处理。

  在许多场合,想求得黏性流体流动的精确解是很困难的。对某些黏性不起主要作用的问题先不计黏性的影响,使问题的分析大为简化,从而有利于掌握流体流动的基本规律。如水波在河中传播时,在较长的距离上,仍不消衰。大气在高空中运动时,长驱直入常常跨越数千公里,这表明在这类流动中,黏性并不起主要作用,因此将其黏性略去,以便可以分析简便且能得到其主要的运动规律。至于黏性的影响,则可根据试验引进必要的修正系数,讨论由理想流体得出的流动规律加以修正。此外,即使是对于黏性为主要影响因素的实际流动问题,先研究不计黏性影响的理想流体的流动,而后引人黏性影响,再研究黏性流体流动的更为复杂的情况,也是符合认识事物由简到繁的规律的。基于以上诸点,在流体力学中先研究理想流体的流动,后研究黏性流体的流动。

  釆用理想流体流动模型,就形成了理想流体力学理论。这一理论在解释很多实际问题如机翼升力、诱导阻力等方面,起到了重要的作用,但它不能解释物体在流体中运动的阻力及管道和渠道中压力等一类重要问题。对这类问题,理想流体流动模型与实际流体有较大差距。

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黏性流体模型介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   流体的黏性是流体的一种物理特性,它表示流体各部分之间动量传递的难易程度,反映了流体抵抗剪切变形的能力。黏性流体是一切真实流体的模型,它具有普遍的意义。

  牛顿通过实验首先提出黏性流体的剪切应力公式,为黏性流体力学的发展创造了条件。1823年L .纳维尔和G.G.斯托克斯分别建立了不可压与可压黏性流体运动方程组。此后,边界层、紊流理论的研究普遍开展起来。

  虽然流体的黏性是用动力黏度μ 来衡量,但是μ 的流体未必当作黏性流体流动来处理。依牛顿内摩擦定律,剪切应力与动力黏度μ 及速度梯度有关。因此,虽然流体的动力黏度较大,但如果流场的速度梯度很小,剪切应力仍然不大,就可以把它当作无黏性流动来处理。相反,如果流体的黏性较小,但流场的速度梯度很大,则仍有必要把它当作黏性流动来处理。

  1904年,普朗特提出了边界层理论,将流动划分为两个区域,在远离边界以外的区域中(势流区),黏性效应可予忽略,用无黏性流体理论求解。而在靠近边界的一薄层区域中,黏性效应不可忽略,应利用黏性流动理论求解。这样,边界层理论不仅给出了正确的数学提法,而且也用黏性流动理论解释了在这种情况下阻力的存在。

  紊流是黏性流体流动中的一个重要方面。实验表明,流体流动有两种流态,层流和紊流。自然界很多层流运动,常常是不稳定的,稍有扰动,层流立即转变为紊流,紊流运动与层流的重大差别是,在它的不规则性和输运能力的剧烈増大。但是由于紊流运动的复杂性,其发生机理至今仍不清楚。目前,对紊流的研究主要通过紊流的平均运动和涨落运动求解黏性流体运动基本方程。

流体力学主要理论模型

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普朗特(天津)工程技术有限公司教学风洞仪器说明 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800

风洞(wind tunnel)即风洞实验室,是以人工的方式产生并且控制气流,用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备,它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。

风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空航天工程的研究和发展中起着重要作用,随着工业空气动力学的发展,在交通运输、房屋建筑风能利用等领域更是不可或缺的。这种实验方法,流动条件容易控制。实验时,常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风,通过测控仪器和设备取得实验数据。

教学风洞设备可根据要求制作碳钢、有机玻璃、塑料等材料。

普朗特教学风洞设备说明.docx



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普朗特(天津)工程技术有限公司蜂窝产品介绍 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 普朗特(天津)工程技术有限公司坚持精益求精,不断完善的理念,专业和规范制造我们的所有产品,拥有先进的金属蜂窝加工和焊接工艺、强大的生产制造能力、以及不断完善的制造工艺和规范。优良的产品质量以及装机安全运行的产品良好纪录使我们成为汽轮机、燃气轮机、化工透平、航空发动机等透平机的全球蜂窝汽封供应商。多年来,我们为航空发动机、汽轮机、燃气轮机制造商以及电厂的汽轮机和燃气轮机等改造提供了迅速可靠的各种规格系列的蜂窝汽封产品和现场服务。

蜂窝产品资料.pdf


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招聘自动控制工程师 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 要求:

1、会配电及电气控制;

2、会自动控制;

公司简介:

以研发为主导的高科技公司,业务范围:

1、高端流体力学实验设备,如教学及科研用风洞、水洞水工风浪流实验水池建设;

2、非标自动化;

3、高端仿真服务,如工程CFD、ansys等;

4、秸秆生物质气化实验设备及工程项目。

温馨提示:

只要你有激情,有动力,收入有想象空间,有广阔未来发展空间

期待你的加盟。


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招聘流体机械工程师 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 熟悉流体力学;

熟悉流体机械;

叶轮机械原理及设计;

具备气动力计算基本常识;

懂得降噪理论技术。


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招聘电焊工/铆焊工 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 氩弧焊、气保焊、普通焊

会看图;

下料、铆接;

有工厂车间工作经历。


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招聘人力资源专员 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800

1、负责公司人事、行政、财务(公司有会计)、法务等事务;

2、合同等文件的拟定、审校;

3、公司网站管理;

4、公司档案等资料建设及管理,会议记录等;

5、其他待协商的事宜。


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招聘机械设计及研发工程师 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 接受大学生实习岗位

一家以高科技为导向的公司,寻找基础扎实、激情做事的你加盟;

只要你有梦想,肯付出,汇报无止境。


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招聘技术销售、技术销售工程师 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 岗位职责:

1、技术销售工程师;

2、售前售后技术服务;

3、软件销售

公司业务范围:

1、流体力学高端实验设备,用于教学及科研,如风洞、水洞设备及销售,市场前景广阔;

2、秸秆生物质能源综合利用实验设备销售,可用于教学和科研,市场前景广阔;

3、其它销售任务,如软件销售(本公司是英科宇软件天津总代理,软件销售提成客观,可设二级代理)。

要求:

1、要有专业方向,如:机械、电气、热能、控制等;

2、能承担公司产品的设计工作,但以技术销售为主;

3、最终目标:项目经理。

接收大学生实习岗位

一家以高科技为导向的公司,寻找基础扎实、激情做事的你加盟;

只要你有梦想、肯付出,回报无止境。


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技术销售、技术销售工程师 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 岗位职责:

1、技术销售工程师;

2、售前售后技术服务;

3、软件销售

公司业务范围:

1、流体力学高端实验设备,用于教学及科研,如风洞、水洞设备及销售,市场前景广阔;

2、秸秆生物质能源综合利用实验设备销售,可用于教学和科研,市场前景广阔;

3、其它销售任务,如软件销售(本公司是英科宇软件天津总代理,软件销售提成客观,可设二级代理)。

要求:

1、要有专业方向,如:机械、电气、热能、控制等;

2、能承担公司产品的设计工作,但以技术销售为主;

3、最终目标:项目经理。

接收大学生实习岗位

一家以高科技为导向的公司,寻找基础扎实、激情做事的你加盟;

只要你有梦想、肯付出,回报无止境。


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招聘设备工程师 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 岗位职责:

  1. 设备设计、设备研发;

  2. 热能动力计算;

  3. 换热计算及设备设计。

任职要求:

   1. 过程控制与控制工程专业优先;

   2. 熟练掌握CAD、SolidWorks等二维及三维绘图软件;

   3. 了解ansys、aspen等软件;

   4. 具备机械测绘能力;

   5. 具备手绘机械草图的能力。

接受大学生实习岗位

一家以高科技为导向的公司,寻找基础扎实、激情做事的你加盟;

只要你有梦想,肯付出,汇报无止境。


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招聘售前售后技术支持工程师 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 岗位职责:

售前售后服务公司业务范围:

1.流体力学高端实验装备装备,用于教学及科研,如风洞、水洞设备及销售,市场前景广阔;

2.秸秆生物质能源综合利用实验设备销售,可用于教学和科研,市场前景广阔;

3.其它销售任务;

接受大学生实习岗位

一家以高科技为导向的公司,寻找基础扎实、激情做事的你加盟;

只要你有梦想,肯付出,汇报无止境。



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招聘CFD工程师 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 岗位职责:

产品研发,技术服务;

  1. CFD仿真技术服务,含流体fluent、应力ansys;

  2. 实验设备,含流体实验设备设计及研发;

  3. 机械类设备设计、研发、安装、服务;

接受大学生实习岗位

一家以高科技为导向的公司,寻找基础扎实、激情做事的你加盟;

只要你有梦想,肯付出,汇报无止境。

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团队精神 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 团队精神是大局意识、协作精神服务精神的集中体现,核心是协同合作,反映的是个体利益整体利益的统一,并进而保证组织的高效率运转。

团队精神的形成并不要求团队成员牺牲自我,相反,挥洒个性、表现特长保证了成员共同完成任务目标,而明确的协作意愿和协作方式则产生了真正的内心动力。团队精神是组织文化的一部分,良好的管理可以通过合适的组织形态将每个人安排至合适的岗位,充分发挥集体的潜能。如果没有正确的管理文化,没有良好的从业心态和奉献精神,就不会有团队精神。


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诚招天下英才 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 诚招天下英才

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2022新年贺词 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 律回春晖渐,万象始更新。行稳致远 笃志惟勤

站在年末关口,回望过去,皆为序曲,种种成绩与荣誉加冕,唯有感恩,感恩客户伙伴的选择,感恩普朗特同仁的努力。在此,谨代表普朗特全体员工向所有支持我们的同仁致以真挚祝福和崇高敬意。

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Kerinele rase Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 工作经历和成果:

南中国百佳早期的金牌店长,先后在百佳、华润万家、农产品民润超市、中国海王星辰连锁药业,东莞光大贸易公司等担任营运经理,营运总监和副总经理等中、高级管理职位。

 

成功案例和客户:

15年零售行业工作和管理经验,先后在著名零售企业-百佳超级市场、华润万家、民润、海王星辰、东莞光大等担任营运经理,营运总监和副总经理管

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Christean Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 陈老师

著有小说等畅销书。

1995年,加入IBM担任销售顾问,负责电信行业销售;

1998年,担任公司销售主管,负责北方地区销售;

2000年,作为资深培训主管,管理中国区培训部门,负责约六百名销售人员、近两千名员工和三百多名中层管理者的学习和发展。

2002年开始,在清华大学职业经理训练中心、北京大学经济管理学院、等机构主讲销售培训课程,同时为联想电脑、中国移动、诺基亚、中兴通信等大型企业以及中小企业提供培训和咨询服务。

2003中国十大杰出管理培训师之一,培训在线内训团高级讲师 。

培训机构认证讲师,拥有十二 年以上在IBM、计算机等公司的销售、销售主管、培训、顾问咨询方面的经验,国内知名的销售管理专家。

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Jennifer Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 专长领域:

《做最好的自己/职业化职业素养职业心态》

《快乐工作(压力与情绪管理)》

《魅力女性美丽人生(女性专题)》

《银行客户服务/服务营销/大堂经理系列》

《五福临门——弟子规与人生修养》

《银行服务/营销系列课程》

《银行标杆网点及网点转型建设项目》

《电力营业厅优质服务建设项目》

《礼仪系列(商务礼仪/服务礼仪/政务礼仪/地产销售礼仪/医护礼仪)》

 

工作经历和成果:

曾任职餐饮管理企业总部人力资源管理与培训中心

赴日研修客户服务体系、培训体系、知识管理体系建设

资深行业专业专家

为多家企业做客户服务体系的建设

为多家咨询顾问机构客座培训讲师

获中国经营连锁协会首批连锁加盟企业特许总部培训经理资格

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John Doe Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 先后毕业于华南工学院无线电技术专业,获工学学士;北京师范大学哲学专业,获硕士课程进修证书;新加坡国立大学工商管理专业,获工商管理硕士;爱尔兰欧洲大学海外部,获工商管理博士,2003年入南京大学商学院企业管理博士后。

 

曾到美国史丹佛大学、新南威尔斯大学、澳大利亚悉尼大学、澳洲国立大学、新加坡国立大学、香港浸会大学、中文大学等学习与访问。

历任华南理工大学工商管理学院副院长、经济与贸易学院执行院长、教授、博士生导师,南京大学博士后。现任闽江学院新华都商学院副院长及创业MBA项目主任,同时担任南京大学外聘教授、厦门大学客座教授、北京大学客座研究员、新加坡国立大学现代企业管理课程客座教授、澳洲国立大学国际管理硕士课程客座教授。

 

刘教授为中国企业形象战略评审专家。2013年5月22日,新希望六和股份有限公司宣布,刘教授为联席董事长兼首席执行官、《中国大百科全书》经济卷主编、《北大商业评论》副主编、广东省政府经济研究中心特约研究员、广东省企业管理协会常务理事、广东省企业文化协会副会长、广东省精神文明协会常务理事、广东省伦理学会理事、汇名家网特约讲师。

10多年来,致力于中外企业的组织与文化研究,更为关注的是中国本土企业的成长模式,不断地把理论、教学和企业管理的实践相结合,致力于为管理教育界、企业界和咨询界寻找结合点──她是集教授、企业家、作家于一体的传奇女性。

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流体力学分支 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  

 

流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体。所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。


地球流体力学
大气和水是最常见的两种流体。大气包围着整个地球,地球表面的百分之七十是水面。大气运动、海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动都是流体力学的研究内容,属于地球流体力学范围。


水动力学

水在管道、渠道、江河中的运动从古至今都是研究的对象。人们还利用水作功,如古老的水碓和近代高度发展的水轮机。船舶一直是人们的交通运输工具,船舶在水中运动时所遇到的各种阻力,船舶稳定性以及船体和推进器在水中引起的空化现象,一直是船舶水动力学的研究课题。这些研究有关水的运动规律的分支学科称为水动力学。


气动力学

20世纪初世界上第一架飞机出现以来,飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。20世纪50年代开始的航天飞行使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相连的。这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。


渗流力学

石油和天然气的开采,地下水的开发利用,要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动,这是流体力学分支之一渗流力学研究的主要对象。渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治,化工中的浓缩、分离和多孔过滤,燃烧室的冷却等技术问题。


物理-化学流体动力学

燃烧煤、石油、天然气等,可以得到热能来推动机械或作其他用途。燃烧离不开气体。这是有化学反应和热能变化的流体力学问题,是物理-化学流体动力学的内容之一。爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程,涉及气体动力学,从而形成了爆炸力学。


多相流体力学

沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工流态化床中气体催化剂的运动等都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题。这类问题是多相流体力学研究的范围。


等离子体动力学和电磁流体力学

等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。等离子体在磁场作用下有特殊的运动规律。研究等离子体的运动规律的学科称为等离子体动力学和电磁流体力学(见电流体动力学,磁流体力学)。它们在受控热核反应、磁流体发电、宇宙气体运动(见宇宙气体动力学)等方面有广泛的应用。


环境流体力学

风对建筑物、桥梁、电缆等的作用使它们承受载荷和激发振动;废气和废水的排放造成环境污染;河床冲刷迁移和海岸遭受侵蚀;研究这些流体本身的运动及其同人类、动植物间的相互作用的学科称为环境流体力学(其中包括环境空气动力学、建筑空气动力学)。这是一门涉及经典流体力学、气象学、海洋学和水力学、结构动力学等的新兴边缘学科。


生物流变学

生物流变学研究人体或其他动植物中有关的流体力学问题,例如血液在血管中的流动,心、肺、肾中的生理流体运动(见循环系统动力学、呼吸系统动力学)和植物中营养液的输送(见植物体内的流动)。此外,还研究鸟类在空中的飞翔(见鸟和昆虫的飞行),动物(如海豚)在水中的游动,等等。


因此,流体力学既包含自然科学的基础理论,又涉及工程技术科学方面的应用。以上主要是从研究对象的角度来说明流体力学的内容和分支。 此外,如从流体作用力的角度,则可分为流体静力学、流体运动学和流体动力学;从对不同力学模型的研究来分,则有理想流体动力学、粘性流体动力学、不可压缩流体动力学、可压缩流体动力学和非牛顿流体力学等。

 


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流体力学发展简史 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 出现

流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。中国有大禹治水疏通江河的传说。秦朝李冰父子(公元前3世纪)领导劳动人民修建了都江堰,至今还在发挥作用。大约与此同时,罗马人建成了大规模的供水管道系统。

对流体力学学科的形成作出贡献的首先是古希腊的阿基米德。他建立了包括物体浮力定理和浮体稳定性在内的液体平衡理论,奠定了流体静力学的基础。此后千余年间,流体力学没有重大发展。

15世纪意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题。

17世纪,帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学,却是随着经典力学建立了速度、加速度,力、流场等概念,以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。

发展

17世纪力学奠基人I. 牛顿研究了在液体中运动的物体所受到的阻力,得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。他对粘性流体运动时的内摩擦力也提出了以下假设:即两流体层间的摩阻应力同此两层的相对滑动速度成正比而与两层间的距离成反比(即牛顿粘性定律)。

之后,法国H. 皮托发明了测量流速的皮托管;达朗贝尔对运河中船只的阻力进行了许多实验工作,证实了阻力同物体运动速度之间的平方关系;瑞士的L. 欧拉采用了连续介质的概念,把静力学中压力的概念推广到运动流体中,建立了欧拉方程,正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动;伯努利从经典力学的能量守恒出发,研究供水管道中水的流动,精心地安排了实验并加以分析,得到了流体定常运动下的流速压力、管道高程之间的关系——伯努利方程

欧拉方程和伯努利方程的建立,是流体动力学作为一个分支学科建立的标志,从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。

18世纪起,位势流理论有了很大进展,在水波潮汐涡旋运动、声学等方面都阐明了很多规律。法国J.-L. 拉格朗日对于无旋运动,德国H. von 亥姆霍兹对于涡旋运动作了不少研究.上述的研究中,流体的粘性并不起重要作用,即所考虑的是无粘流体,所以这种理论阐明不了流体中粘性的效应。

理论基础

将粘性考虑在内的流体运动方程则是法国C.-L.-M.-H. 纳维于1821年和英国G. G. 斯托克斯于1845年分别建立的,后得名为纳维-斯托克斯方程,它是流体动力学的理论基础。

由于纳维-斯托克斯方程是一组非线性的偏微分方程,用分析方法来研究流体运动遇到很大困难。为了简化方程,学者们采取了流体为不可压缩和无粘性的假设,却得到违背事实的达朗伯佯谬——物体在流体中运动时的阻力等于零。因此,到19世纪末,虽然用分析法的流体动力学取得很大进展,但不易起到促进生产的作用。

与流体动力学平行发展的是水力学(见液体动力学)。这是为了满足生产和工程上的需要,从大量实验中总结出一些经验公式来表达流动参量之间关系的经验科学。

使上述两种途径得到统一的是边界层理论。它是由德国L. 普朗特在1904年创立的。普朗特学派从1904年到1921年逐步将N-S方程作了简化,从推理、数学论证和实验测量等各个角度,建立了边界层理论,能实际计算简单情形下,边界层内流动状态和流体同固体间的粘性力。同时普朗克又提出了许多新概念,并广泛地应用到飞机汽轮机的设计中去。这一理论既明确了理想流体的适用范围,又能计算物体运动时遇到的摩擦阻力。使上述两种情况得到了统一。

飞机和空气动力学的发展

20世纪初,飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空事业的发展,期望能够揭示飞行器周围的压力分布、飞行器的受力状况和阻力等问题,这就促进了流体力学在实验和理论分析方面的发展。20世纪初,以茹科夫斯基、恰普雷金、普朗特等为代表的科学家,开创了以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论,阐明了机翼怎样会受到举力,从而空气能把很重的飞机托上天空。机翼理论的正确性,使人们重新认识无粘流体的理论,肯定了它指导工程设计的重大意义。

机翼理论和边界层理论的建立和发展是流体力学的一次重大进展,它使无粘流体理论同粘性流体的边界层理论很好地结合起来。随着汽轮机的完善和飞机飞行速度提高到每秒50米以上,又迅速扩展了从19世纪就开始的,对空气密度变化效应的实验和理论研究,为高速飞行提供了理论指导。20世纪40年代以后,由于喷气推进和火箭技术的应用,飞行器速度超过声速,进而实现了航天飞行,使气体高速流动的研究进展迅速,形成了气体动力学、物理-化学流体动力学等分支学科。

 


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分公司行政副总 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 1.组织制度建设
2.团队建设
3.企业文化建设
4.人事行政管理
5.党建、工会管理
6.其它工作
任职要求:
1、30岁及以上;大专学历;行政管理、企业管理等相关专业。
2、熟悉企业管理、人力资源管理、项目管理、施工管理等方面知识;熟悉相关法律法]]>
销售代表-房地产储备经理月薪过万 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 岗位职责:1、负责客户的接待、咨询工作,为客户提供专业的房地产置业咨询服务;
2、陪同客户看房,促成二手房买卖或租赁业务;
3、负责公司房源开发与积累,并与业主建立良好的业务协作关系。
任职资格:聚起平凡人,共筑创道梦。底薪1500+提成+开单奖+精英奖+报销端口奖+业绩前十奖+销售冠军奖+月薪过万不是梦
工作时间:XXXX房地产综合服务有限公司,成立于2008年11月,已由原来的一家店发展成为现在的30家店,销售团队由原来的几人发展到现在的400人左右。现有业务部、按揭部、行政部、人事部、财务部、网络部。总部在黄金国际的德泰堂国际商务中心,占地300平
XX地产是国内首家推出720度全景微看房新体验的房地产销售公司,开启了房产销售的全新模式。
公司斥巨资研发并打造了一个集二手房、新房、海景房、装修家居于一体的综合性门户网站,实现了线上推广与线下销售相结合的营销共同体模式。同时组建了一支集技术与网络服务于一体的专业网络团队。
公司配备了专业的按揭部门,具有资深工作资质的按揭专员十余名,与各大银行及房管单位有效对接并有着长期稳定的合作,为业务部及广大客户的后续工作及手续办理提供了强有力的支持和帮助。]]>
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斥资3.5亿 亨得利首次布局XX钟表业 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800   在香港挂牌上市的亨得利控股有限公司,看好国内中高档钟表品牌及大陆客的市场,以其集团旗下专门销售世界顶级手表的“三宝名表(ELEGANT)”品牌,在台北开设全台首间旗舰店。这也是亨得利集团在大中华区开设的第20间三宝名表店。
  亨得利集团主席兼总裁张瑜平昨(24)日表示,在大陆及香港,亨得利都居于领先的地位,去年进入台湾市场,昨天成立旗舰店,抢攻高端的腕表品牌消费市场。
  他认为,台湾销售顶级名表具有服务面的软实力,大陆的客人到台湾的表店消费,除了有更多品牌的选择外,回到大陆后也能享有亨得利集团提供的售后服务,港、澳、台将是亨得利未来发展的重心。
  据了解,看好国内顶级钟表收藏家的实力,亨得利预计今年还要在台北市新增一间三宝名表,接着就是要抢进台中市场。
  随着大陆客来台的人数增加,让亨得利集团相当看好台湾钟表市场的前景,去年首次进入台湾市场,于高雄大立精品、高雄汉神巨蛋开设在大陆腕表居龙头地位的瑞士钟表品牌欧米茄专卖店。
  全球最大钟表集团斯沃其瑞表集团(SWATCH GROUP)及全球最大精品集团LVMH,都是亨得利的股东。
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路德维希·普朗特 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 普朗特.jpg

路德维希·普朗特(Ludwig Prandtl,1875.2.4-1953.8.15)德国物理学家近代力学奠基人之一。 

1901~1904年先后任汉诺威大学和格丁根大学教授。1925年开始担任马克斯·普朗克流体力学研究所所长。他初学机械工程,1899年获弹性力学博士后去工厂工作。1900年去高校任教时进行水槽实验,观察到边界层和它的分离现象,并求出边界层方程及其解。1904年后被聘去格丁根大学建立应用力学系、创立空气动力实验所和流体力学研究所,自此从事空气动力学的研究和教学。他在边界层理论、风洞实验技术、机翼理论、紊流理论等方面都作出了重要的贡献,被称作空气动力学之父和现代流体力学之父。

     除了在流体力学中的研究工作,还培养了很多著名科学家,其中包括匈牙利著名流体力学家、航空和航天领域最杰出的一位元老冯-卡门(我国著名科学家钱伟长钱学森郭永怀的老师)是普朗特的学生,梅耶等著名流体力学家,我国著名的流体力学家、北京航空学院(现名北京航空航天大学)创建人之一陆士嘉教授也是普朗特的学生,而且是他唯一的一位女学生。

    

普朗特在流体力学方面的其他贡献有:

①风洞实验技术。他认为研究空气动力学必须作模型实验。1906年建造了德国第一个风洞(见空气动力学实验),1917年又建成格丁根式风洞。开创风洞模型实验技术,推动了空气动力学研究

②机翼理论。在实验基础上,他于1913~1918年提出了举力线理论和最小诱导阻力理论,后又提出举力面理论等。提出升力线、升力面理论等,充实了机翼理论。相关的工作在1918-1919年间发表,此即“兰开斯特-普朗特机翼理论”。后来普朗特还专门研究了带弯度翼型的气动问题,并提出简化的薄翼理论。这项工作使人们认识到对于有限翼展机翼,翼尖效应对机翼整体性能的重要性。这项工作的主要贡献在于指出翼尖涡和诱导阻力的本性,在这些理论的指导下,飞机设计师们第一次可以在飞机被制造出来之前就能了解其基本性能。

③湍流理论。提出层流稳定性和湍流混合长度理论。此外还有亚声速相似律和可压缩绕角膨胀流动,后被称为普朗特-迈耶尔流动。

④提出边界层理论,研究层流稳定性和湍流边界层,为计算飞行器阻力、控制气流分离和计算热交换等奠定了基础。

他在气象学方面也有创造性论著。普朗特与蒂琼合著的《应用水动力学和空气动力学》于1931年出版。他的专著《流体力学概论》于1942年出版,中文译本在1974年出版。他的力学论文汇编为3卷本《全集》,于1961年出版。

他创立了边界层理论、薄翼理论、升力线理论,研究了超声速流动,提出普朗特-葛劳渥法则,并与他的学生梅耶(Meyer)一起研究了膨胀波现象(普朗特-梅耶流动),并首次提出超声速喷管设计方法。普朗特的开创性工作,将19世纪末期的水力学和水动力学研究统一起来,被称为“现代流体力学之父”。

 

 


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太原某某荣耀9周年 邀您共享家装盛宴 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 施工中的各种问题。
2010年5月XXX室内环保技术联合研究中心成立,XXX装饰与中国环境科学学会研发家装行业第一部环保书《中国环保家装手册》,XXX企业率先把室内装修的的健康、安全、环保放在第一位。企业的发展离不开客户的支持,在这个特别的日子里,我们满怀感恩的心向多年来支持我们的客户致敬,推出X原XXX荣耀9周年,邀您共享家装盛宴。
 200X年08月 首届中国家庭装饰博览会优秀设计奖
 200X年06月 百家质量信得过企业
 200X年06月 全国住宅装饰行业质量服务诚信企业
 200X年06月 绿色家装受检单位
 200X年09月 全国住宅装饰装修示范工程奖
 200X年12月 中国企业十佳品牌,
 200X年12月 中国十大最具影响力品牌,
 200X年08月 中国建筑装饰协会副会长单位 
 200X年12月 全国百姓放心装饰装修十佳首选企业
 200年03月 全国消费者放心品牌 
 200X年12月 2006家居行业最具影响力装饰公司
 200X年08月 企业信用评价AA级信用企业
 200X年12月 2007年度全国住宅装饰装修行业百强企业
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River Island高街时尚型册 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 Sofeya女装完美绽放 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 **市政府特授于福建xx农业发展有限公司2009年—2010年度“市级农业产业化龙头企业”称号。这是**市为进一步推进农业产业化经营,促进农业增效和农民增收,经研究所做的决定。 我司高层表示,自xx公司成立以来,受到省、市各级政府的支持和关注,此次龙头企业荣誉的获得是各级政府对我司这几年发展所取得成绩的肯定,我们定不负厚望,为福建农业发展作出应有的贡献。

**市政府特授于福建xx农业发展有限公司2009年—2010年度“市级农业产业化龙头企业”称号。这是**市为进一步推进农业产业化经营,促进农业增效和农民增收,经研究所做的决定。 我司高层表示,自xx公司成立以来,受到省、市各级政府的支持和关注,此次龙头企业荣誉的获得是各级政府对我司这几年发展所取得成绩的肯定,我们定不负厚望,为福建农业发展作出应有的贡献。

**市政府特授于福建xx农业发展有限公司2009年—2010年度“市级农业产业化龙头企业”称号。这是**市为进一步推进农业产业化经营,促进农业增效和农民增收,经研究所做的决定。 我司高层表示,自xx公司成立以来,受到省、市各级政府的支持和关注,此次龙头企业荣誉的获得是各级政府对我司这几年发展所取得成绩的肯定,我们定不负厚望,为福建农业发展作出应有的贡献。

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普朗特风洞配套冷却系统 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 普朗特风洞配套冷却系统

换热器:换热器的出风温度范围:20~25℃,单侧换热器有效迎风截面尺寸为5m×10m,最大风速15m/h

冷却塔:1200T

冷却水泵:75KW

冷冻水泵:55KW

水冷式双螺杆冷水机组制冷量:制冷量2400kW压缩机功率:121.5KW*2 台,温度可调范围:7℃-30℃,西门子 PLC 程控器,大屏幕触摸屏智能操作界面

试验段温度范围:20~25℃ 

试验段温度控制精度:±1

降温速率:35℃~25℃时≥0.2/min

温度均匀度:≤2

温度超调量:±2

试验时长:7小时


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部分用户及项目名单 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 <

近4年部分用户及项目汇总








用户名称项目名称主要参数(项目执行内容)结构形式
北京大学重力溢流式循环水洞1.水洞的实验段长×宽×高:1500mm×100mm×100mm;
2、水流速度0-1.8m/s;                                                                                                                                                
3、水洞整体尺寸长×宽×高:4500mm×600mm×2000mm
重力溢流式水洞
清华大学风洞维修改造动力22kw,风速50m/s直流风洞
天津大学回流式低湍流度水洞1.水洞整体尺寸:长13m×宽3.72m×高3.42m,实验段长4000mm,宽600mm,高700mm,横截面为矩形,最大功率25KW。
2.来流最大速度0.5m/s,背景湍流度低于0.2%,不稳定性小于1%,变频调速,速度控制精度±0.5%,水泵动力变频可调,可连续输出
重力溢流式水洞
中国科学院大学低速循环风洞1.室内尺寸:2m×4.8m×14.6m(宽×高×长);
2.实验段尺寸: 0.5m×0.5m×2m(宽×高×长);
3.最大风速:80m/s(风速变频可调),功率45KW;
闭口循环风洞
上海交通大学重力溢流水槽1、实验段长3.5m,宽400m,高500m,矩形截面;
2、来流最大设计速度1m/s,速度在0~1m/s范围内变频调速;
3、背景湍流度低于2%,流速控制精度±0.5%,水泵动力变频可调并可连续输出;
4、水槽总长度12.1m,宽2.9,m,高1.6m
重力溢流式水槽
南京理工大学低湍流度水洞1、水洞整体尺寸:长5.5m宽1.2m高2.5m,试验段长1000mm宽150mm高150mm;            
2、试验段最大来流速度0.2m/s;背景湍流度≤1%,不稳定性≤1% ,变频调速可实现0.01m/s-0.2m/s范围内连续可调,流速控制精度0.5%;
重力溢流式水洞
河北工业大学立式循环水洞1、工作断面尺寸:150×150×1200mm;收缩比7.1;3、流速0.05-1m/s;4、动力5kw;5、立式水洞总高度3400mm;立式循环水洞
北京航空航天大学高速二维水洞1、整体尺寸长9.5m*宽1.7m*高1.9m,试验段尺寸长1800mm*宽240mm*高20mm,试验段上下有机玻璃观察窗可更换;试验段最大流速13m/s,湍流度≤6%,动力式水洞
上海船舶工艺研究所(广州航海学院)立式循环水洞1、整体尺寸长20m*宽5.4m*高5.8m,试验段尺寸长6000mm*宽1500mm*高1500mm,试验段流速0.2m/s-1m/s,流速偏差≤4%,湍流度≤3%。动力式水洞
中国科学院工程热物理研究所风洞维修改造风洞维修+试验段制作测压孔闭口循环风洞
哈尔滨工程大学低速循环风洞1.室内尺寸:4.2m×2.3m×7.2m(宽×高×长);
2.实验段尺寸: 0.35m×0.35m×1.5m(宽×高×长);
3.最大风速:70m/s(风速变频可调)
闭口循环风洞
宁夏大学高速水洞1、水洞整体尺寸:长6.8m宽3.3m高2.4m,试验段长1700mm宽500mm高500mm;             
2、试验段最大来流速度5m/s;背景湍流度≤0.5%,不稳定性≤1% ;
动力式水洞
中国科学院力学研究所气溶胶颗粒观察风洞1、设备整体尺寸长×宽×高=1000mm×700mm×2385mm;                                                                                2、风速0.02-0.5m/s闭口直流风洞
中国科学院理化研究所拖曳水槽拖曳水槽内尺寸长×宽×高=12m×1m×1m,三面钢化玻璃,拖曳装置最大速度2m/s拖曳水槽
南方科技大学低湍流度水槽1、试验段2400*310*400,水流速度最大0.5m/s,整体尺寸7.3m*3.3m3.1m;
2、流速最大0.5m/s,湍流度小于1%,流速控制精度±0.5%
重力溢流式水槽
中国船舶重工集团公司第七0七研究所二维传感器标定测试平台1、水洞整体尺寸:长13.5m宽2.5m高7.5m,试验段长2000mm宽400mm高500mm;            
2、试验段流速范围0-20m/s;试验段中心最低空化数≤0.2;试验段中心压力:10kpa-0.4Mpa(绝对压力);流速测量基准精度优于0.1%;速度稳定点流场重复性优于0.5%;试验段截面流速不均匀度≤1%;
空泡水洞
哈尔滨工业大学低速循环水槽实验段尺寸:1500×500×600(长宽高)实验段流速:0.05~0.5m/s,湍流度:不大于0.8%.整体尺寸6.7m×1.8m×2.1m(长宽高)动力式水槽
中山大学动力式循环水洞1、整体尺寸长11.8m*宽4.2m*高2.8m,试验段尺寸长3000mm*宽600mm*高700mm,试验段及其后方上盖可打开,洞槽两用;试验段流速0.02m/s-2m/s,速度不均匀度≤0.1%,湍流度≤0.3%,试验段零压力梯度,无气泡产生。动力式水洞
重庆理工大学汽车风洞1、整体尺寸:长17m宽6.6m高3.2m,开口试验段长1.725m宽1.2m高0.9m;            
2、试验段风速范围5-50m/s;风速可采用计算机自动控制,风速控制精度﹤±0.2%(FS);实验段气流稳定性(1min)≤0.5%;实验段流场不均匀性小于≤0.5%;实验段气流核心区湍流<1%;实验段气流偏角△α≤0.5°,△β≤0.5°;常用动压下,气流温升每小时不超过5℃,最高不超过10℃。                                              
3、配合半消声驻室可使噪声达到:0m/s<40dB(A),20m/s<60dB(A),30m/s<65dB(A),40m/s<70dB(A),50m/s<75dB(A);
开口循环风洞
上海交通大学直流风洞1、工作段长1500mm宽500高500;2、风速0-66m/s;3、功率30kw;4、气动轮廓尺寸:10.478m×1.5m×1.5m;5、收缩比9;直流风洞
天津大学循环水槽1、试验段尺寸:长15000mm宽1000mmm高1300mm;  2、动力45kw; 3、流速0-1.1m/s卧式循环
中南大学重力溢流式循环水洞1.水洞的实验段长×宽×高:1500mm×100mm×100mm;
2、水流速度0-1.8m/s;                                                                                                                                                  3、水洞整体尺寸长×宽×高:4500mm×600mm×2000mm
重力溢流式水洞
华北电力大学环境风洞异响维修1、风机中心线不对中调整;2、轮毂根部摩擦噪声处理;3、平衡调节;4、润滑检查维护闭式循环风洞
中国科学院大学重力溢流式循环水槽收缩比为9,试验段长3米,宽500毫米,高600毫米横向界面为矩形。来流最大速度0.5米/秒变频调速,流速控制精度±0.5%,水泵动力变频可调,可连续输出;水洞整体尺寸为8米长、3.4米宽、3米高。重力溢流式
北京大学循环水槽水槽总长度8.5m,水槽总高度2.5m,工作段最底下距离地面为1m;实验段长2.36米,宽350毫米,高450毫米,横截面为矩形;来流最大速度0.5米/秒,背景湍流度低于1%,不稳定性小于1%,变频调速可实现0.01-0.50m/s范围内连续可调,流速控制精度0.5%,水泵动力变频可调,可连续输出;重力溢流式
天津大学、北京大学、河北工业大学、上海交通大学、中南大学教学水槽染色液流动显示、氢气泡流动显示、piv原理实验、绕流尾迹实验等小型循环水槽
中国科学院电工研究所涡激振动能水槽1、有效试验段长2690mm宽500mm高600mm;2、来流最大速度0.8米/秒,变频调速可实现0.05-0.8m/s范围内连续调,精度在1%范围内,水流均匀度4%内,通过水泵动力变频调速,系统中安装流量计;3、泵功率15KW,流量780m3/h,扬程4m,转速980r/min循环水槽


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教学实验装置系列公司业务 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 教学实验装置系列.jpg

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重庆理工大学汽车风洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 重庆理工大学汽车风洞.jpg

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哈工程循环风洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 哈工程循环风洞.jpg

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南方科技大学低湍流度水槽 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 南方科技大学低湍流度水槽.jpg

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中国科学院理化研究所拖曳水槽 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 中国科学院理化研究所拖曳水槽.jpg

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河北工业大学立式循环水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 河北工业大学立式循环水洞.jpg

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宁夏大学水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 宁夏大学水洞.jpg

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北京二维高速水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 北航二维高速水洞.jpg

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中船重工707研究所,空泡水洞(高速水洞) Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 中船重工707研究所,空泡水洞(高速水洞).jpg

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中山大学循环水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 中山大学循环水洞.jpg

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中船集团第十一研究所循环水槽 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 中船集团第十一研究所循环水槽(611所).jpg

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工程师证2 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 ]]> 工程师证 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 邢工工程师证.jpg

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雏鹰企业 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 天津市雏鹰企业_00.png

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一种可双向流动的多相流立式水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 一种可双向流动的多相流立式水洞.jpg一种可双向流动的多相流立式水洞背面.jpg

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质量管理体系认证书英文 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 微信截图_20240311092449.png

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质量管理体系认证书中文 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 微信截图_20240311092301.png

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商标注册证 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 ]]> 商标注册 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 商标注册证.jpg

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营业执照副本 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 营业执照副本扫描件-普朗特_00.png

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营业执照正本 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 普朗特营业执照正本扫描件_00.png

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用于教学或科研的生物质热解及气化的炭气液联产装置 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 用于教学或科研的生物质热及气化的炭气液联产装置实用新型专利证书.jpg用于教学或科研的生物质热解及气化的炭气液联产装置背面.jpg

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营业执照副本 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 营业执照副本.png

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营业执照正本 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 普朗特营业执照正本照片.jpg

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风洞水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 公司业务为:

水洞(槽)、风洞、教学实验装置、测量及控制产品、实验耗材系列、风水洞建设关键产品、风洞、水洞动力设备、风水洞相关技术服务、流体实验仪器研发、设计、加工制造、咨询及维修服务;

宗旨:为科学家提供高端流体实验仪器及设备、为企业家提供高科技含量生物质气化产品及设备。



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风水洞相关技术服务 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 水洞水洞技术及相关服务.png联系底片2.jpg

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风洞、水洞动力设备系列 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 风洞、水洞动力设备.png联系底片2.jpg

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风水洞建设关键产品系列 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 风水洞建设关键产品系列1.png风水洞建设产品关键系列2.png联系底片2.jpg

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实验耗材系列 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 实验耗材系列.png

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测量及控制产品系列 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 测量产品及控制系列.png联系底片2.jpg

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教学实验装置系列公司业务 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 教学实验系列.png联系底片2.jpg



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风洞系列公司业务 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 风洞系列.png联系底片2.jpg

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水洞(槽)系列公司业务 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 微信图片_20220107133128.png

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英科宇软件天津总代理 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 我公司为英科宇天津市总代理,授权经营所有软件项目推广


北京英科宇科技开发中心是集CAD软件开发、应用、研究为一体的专业软件企业。在近十年的发展过程中,公司全体员工凝聚心智,齐心协力,经过不懈探索和不断创新,使公司从创业伊始单纯的机械CAD产品发展到今天涵盖机械、电气、化工、建筑四大领域的系列软件产品。
目前,公司产品主要有《机械工程师CAD》万能增强版、企业版、专业版,《建筑工程师CAD》家庭版、增强版,《电气工程师CAD》,《机械工程师CAD》化工版,《机械工程师CAD》齿轮版,《电梯井道设计系统》,《制造业信息化技术平台》等成熟的CAD精品软件。产品性能和市场占有率已遥遥领先于国内外同类产品,销售网络遍及全国各地的软件店及新华书店,用户遍布全国三十个省市自治区,还远播到美国、加拿大、欧洲、澳洲、非洲、日本、新加坡、泰国等地区,并且继续以极快的速度在机械行业内扩展,已有数十万名工程师正在使用它们从事设计工作。公司系列软件产品在赢得市场的同时,也倍受国内外专家瞩目和青睐,产品连续三届荣获中国软件博览会金奖。
今天,公司人才济济,拥有一大批学历高、经验丰富、创新意识强的员工,他们长期从事软件开发和专业设计,正在进行机械、电气、化工、建筑等专业软件的设计研发工作。
  “雄关漫道真如铁,而今迈步从头越”。作为国内一家CAD产业的开拓者,在广大客户的鼓励、支持和帮助下,我公司将继续在CAD领域顽强拼搏,勇于进取,大胆创新,追求卓越,不断超越自我,开发出更新、更强、更好的应用软件,为我国民族软件产业的振兴和发展奉献绵薄之力。


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现场15 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 现场15

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现场14 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 现场14

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现场13 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 现场13

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现场12 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 现场12

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现场11 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 现场11

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现场10 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 现场10

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现场9 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 现场9

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现场8 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 现场8

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现场7 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 现场7

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实验耗材系列 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 实验耗材系列

Ø  水用示踪粒子、水用荧光示踪粒子

       ² 粒径范围10-500μm密度:1.03-1.05g/cm3

  ² 荧光粒子激发波长532nm,荧光波长590-610nm;

 


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风水洞建设关键产品系列 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 风水洞建设关键产品系列;

Ø 风水洞整流蜂窝、整流格栅;

 ² 蜂窝及格栅均为不锈钢材质;

 ² 蜂窝对边距孔深,根据要求定制;

格栅尺寸及孔深,根据要求定制;

Ø 整流网供应;

 ² 丝网

 ² 带网框的整流网,尺寸根据需要定制;

Ø 各种翼型拐角导流供应

² 翼型、圆弧形及其它形状拐角导流片;

Ø 实验模型供应设计制造及按图纸加工制造;

 ² 圆柱模型、椭圆柱模型等各种形状模型;

 ² 翼型模型;

      飞机标模等

Ø 各种曲面形状的收缩段制造

Ø 各种曲面、收缩角、长度的收缩段定制;








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教学小水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 北京大学重力溢流式循环水洞

1.水洞的实验段横截面为100mm×100mm(宽×高),实验段总体长度是1500mm,对应长高比为15:1,纵横比为15:1,这个比率基本能保证控制区内二维流动的均衡。;

2.收缩段入口尺寸为0.3m×0.3m,收缩段长度为0.5m,选择移轴维氏曲线;

3.水洞扩散角度取5°,长度500mm;

4.调压水箱基本尺寸为300*300*860;

5.高位水箱规格:0.5m×0.6m×0.5m, 有效容积0.1㎥,有效水位0.42m, 材质不锈钢结构。设备整体尺寸:长4.7m*宽1.1m*2.1m


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水槽 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 中船集团第十一研究所循环水槽(611所)

 

1、整体尺寸长20m*宽5.4m*高5.8m,试验段尺寸长6000mm*宽1500mm*高1500mm,试验段流速0.2m/s-            1m/s,流速偏差≤4%,湍流度≤3%。                                         

2、设备重45t左右,水重120t左右,总重165t左右;                                             

3、整流段采用一层格栅一层蜂窝器三层整流网,收缩段采用维氏曲线;                   

4、拐角采用圆弧弯板导流片;                                                           

5、动力泵额定功率132KW;


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水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800 天津大学机械学院

回流式低湍流度水洞

 

1.实验段采用有机玻璃材质,外套钢骨架固定,底座钢架支撑。

2.总体采用回流式,稳定段与高位水箱采用带有阀门控制的管道连接,一层蜂窝器,三层阻尼网,收缩段四面收缩。

3.水洞整体尺寸:长13m*宽3.72m*高3.42m,实验段长4000mm,宽600mm,高700mm,横截面为矩形,最大功率25KW。

4.来流最大速度0.5m/s,背景湍流度低于0.2%,不稳定性小于1%,变频调速,速度控制精度±0.5%,水泵动力变频可调,可连续输出。

5.实验段两侧各有四棱柱等腰梯形横截面玻璃水棱镜一个用于层析PIV测量。


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风洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800  中国科学院大学立式循环风洞

1.室内尺寸:2m×4.8m×14.6m(宽×高×长); 

2.实验段尺寸: 0.5m×0.5m×2m(宽×高×长);

3.最大风速:80m/s(风速变频可调),功率45KW;

 4.风洞立式放置,试验段放置于上层平台上,上层用工字钢从地面做基础。; 

5.收缩比:9; 

6.阻尼网:9层;

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现场 Fri, 15 Nov 2024 00:15:57 +0800


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服务优势 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 服务优势

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部分产品实物展示 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 部分产品实物展示

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有机玻璃透明水槽 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 有机玻璃透明水槽

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部分三维展示 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 部分三维展示

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广州航海学院项目 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 广州航海学院项目

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中国科学院大学大水槽 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 中国科学院大学大水槽

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示踪粒子/蜂窝器 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 示踪粒子/蜂窝器

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上海交大直流风洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 上海交大直流风洞

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北京大学重力溢流式循环水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 北京大学重力溢流式循环水洞

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北京大学重力溢流式循环水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 北京大学重力溢流式循环水洞

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上海交大风水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 上海交大风水洞

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中国科学院大学风洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 中国科学院大学风洞

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天津大学机械学院低湍流度水洞 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 天津大学机械学院低湍流度水洞

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测试产品 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800


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演示案例5 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 演示案例5

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演示案例5 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 演示案例4 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 演示案例4

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演示案例3 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 演示案例3

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演示案例2 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 演示案例2

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演示案例1 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 演示案例

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Apple iPhone X Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800


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三星 Galaxy S9 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 ]]> 三星 Galaxy Note8 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 ]]> HUAWEI/华为P20 Pro Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 ]]> vivo X21 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 ]]> OPPO R15 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800


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Apple iPhone 8 Plus Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800


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Xiaomi/小米 小米手机MIX2 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800 .]]> HUAWEI/华为Mate10 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800

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魅族(MEIZU)PRO7 Plus Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800

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努比亚(nubia) Z17S Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800
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测试支付商品 Fri, 15 Nov 2024 00:15:58 +0800