【中華百科全書●工學●流體力學】

楊籍富

【中華百科全書●工學●流體力學】

 

流體力學為研究流體的平衡、運動及隨其發生的力與力矩等情況的學問，而可分為三部分：靜力學、運動學及動力學。

 

因靜止時流體粒子間沒有相對運動，故沒有剪力，而流體內及浸在於流體內的物體表面上的靜壓力分布，可由靜力學的平衡條件來決定。

 

流體運動學就是研究流體的平移、轉動及變形率的部分，而其分析在描述流體粒子的運動，及分析流動情況時有幫助，但流體粒子間的互相作用，不能僅靠運動學來求出流體的速度及加速度，必須在運動的流體做動態分析才能求出流體及其周圍對流體運動的影響。

 

流體粒子間的相對運動，在動態分析中，流體摩擦力占非常重要之部分。

 

流體有不會改變（或很少會改變）其體積（非壓縮性）的液體，及會改變其體積（壓縮性）的氣體兩種。

 

流體又可分為有剪力（摩擦力）的黏性流體，及沒有剪力的非黏性流體。

 

因要簡化理論研究，又將流體分為沒有黏性及壓縮性的理想流體（完全流體），與具有黏性及壓縮性的實在流體二種。

 

流體力學幾乎被應用於所有工程，又被應用於天體物理學、生物學、氣象學、物理化學、高溫電離氣物理及地球物理學等。

 

西元十九世紀以來，水力學的研究隨著土木工程與造船工程的發展而發展，流體力學的研究範圍遂一直被擴展。

 

過去七、八十年間航空、化學及機械工程的發展，及最近二、三十年的太空探究的發展更刺激流體力學的研究，而使其成為現代工程科學最重要的基礎課程之一。

 

要研究超高速飛行的高倍音速流體力學，及電導流體的磁電流體力學時，必須結合熱力學、質量傳遞、熱傳遞、電磁理論，及流體力學的知識。

 

因吾人生活於空氣與水的環境裏，吾人的所作所為或多或少都與流體力學有關，故將最近於工程方面所進行的流體力學之主要研究題目記述於下，以期對流體力學的研究範圍及其應用能有進一步的了解：一、管內流動（穩定性及亂流遷移現象等）。

 

二、非壓縮性流體的邊界層（層流分離、亂流分離及非穩定性分離等）。

 

三、物體周圍的流動（球、柱、車體、船體、翼等的周圍流動及其後流）與噴流。

 

四、壓縮性流體（邊界層、震波、非穩定性流動等）。

 

五、昆相流（固液、固氣、氣液、液液等二相流）。

 

六、空蝕（發生及消滅的機構，因空蝕而發生的振動、騷音及損害，空蝕對泵性能的影響，超空蝕，振動翼的特性等）。

 

七、空力彈性及空力騷音。

 

八、非牛頓流體力學（伸長流、噴流、內部流、外部流等）。

 

九、磁電流體力學（MHD）發展，液體金屬的流動等）。

 

十、稀薄流體力學（Boltzmann方程式的模擬，以MonteCarlo法解線化Boltzmann方程式法的研究及自由噴流的實驗研究等）。

 

十一、流體計測（可視化、熱線、熱膜及雷射流速計、流量測定、應力測定等）。

 

（翁通楹）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=5552