
【化】 cavity flow
empty; hollow; air; for nothing; vacancy
【计】 empty; null
【医】 keno-
【经】 for nothing
antrum; cavity
【医】 cava; cavern; caverna; cavitas; cavitat; cavity; cavum; celio-; chamber
coel-; coelio-; lumen; lumina; space; spatia; spatium
flow; stream; current; stream of water; class; wandering
【计】 stream
【化】 flow coating(process); stream
【医】 current; flow; flumen; flumina; rheo-; stream
空腔流(Cavity Flow)指流体流经表面凹陷或封闭空腔结构时形成的复杂流动现象。其核心特征是流体在空腔内产生分离、再循环和涡旋运动,并伴随压力脉动与声学振荡。英文术语为"Cavity Flow" 或"Flow over Cavities"。
当主流流体(如气流或水流)流经空腔边缘时,因几何突变产生剪切层分离,形成周期性脱落的涡旋结构。这些涡旋撞击空腔后壁并向上游反馈,导致流动不稳定性和压力振荡 。
空腔的特定长深比(L/D)会激发流体动力学共振,产生显著噪声(如飞机武器舱的"腔体啸叫")。罗斯托夫数(Rossiter Equation)可预测其频率:
$$
f_n = frac{U_infty}{L} cdot frac{n - gamma}{M_infty + 1/kappa}
$$
其中 ( U_infty ) 为来流速度,( L ) 为空腔长度,( M_infty ) 为马赫数,( gamma ) 和 ( kappa ) 为经验常数 。
注:文献来源基于流体力学领域经典著作及权威机构(NASA、AIAA)公开成果,具体链接需通过学术数据库(如AIAA Electronic Library、NASA Technical Reports Server)检索获取。
空腔流是流体力学中的一种特殊流动现象,指流体流经空腔结构时,因压力差和流体惯性作用形成的复杂流场。以下是其详细解释:
空腔流指流体(如空气、液体)流经凹陷或封闭空间时,在空腔内部及边缘形成的非稳态流动模式。常见于飞行器起落架舱、汽车后视镜等工程场景,也存在于生物医学领域如血管空腔结构。
•压力梯度:主流流体与空腔内部形成局部压差,导致流体分离 •剪切层作用:高速流体在空腔开口处形成剪切层,引发涡旋脱落 •回流现象:部分流体在空腔内形成反向流动,产生涡旋结构
•自持振荡:流体在空腔前缘分离,后缘再附着,形成周期性涡旋 •声振耦合:特定条件下会产生强烈气动噪声 •速度分层:存在高速主流区与低速回流区
领域 | 具体应用 | 影响机制 |
---|---|---|
航空航天 | 武器舱噪声控制、起落架减阻 | 涡旋振荡引发振动 |
汽车工程 | 后视镜风噪优化 | 剪切层不稳定产生噪声 |
生物医学 | 动脉瘤血流分析 | 旋流导致血栓风险 |
需注意该术语与成语"空腔"(指空洞言辞)有本质区别。工程领域的空腔流研究常涉及计算流体力学(CFD)模拟和风洞实验,具体参数需参考《空腔流动机理分析及被动流动控制技术研究》等专业文献。
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