incompressibility是什麼意思，incompressibility的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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incompressibility（不可壓縮性）是一個物理學和工程學中的核心概念，指物質（通常是流體或固體）在承受壓力作用時，其體積或密度幾乎不發生變化的特性。這意味着無論施加多大的壓力，物質的體積基本保持不變，或者說其密度保持恒定。

以下是其關鍵含義和應用的詳細解釋：

1. 核心定義與特性：

   • 不可壓縮性意味着物質的體積模量（Bulk Modulus）極大。體積模量是衡量物質抵抗均勻壓縮能力的物理量，其值越大，物質越難被壓縮。理想不可壓縮流體的體積模量被視為無窮大。
   • 在流體力學中，液體（如水、油）通常被近似視為不可壓縮流體，尤其是在低速流動中。這是因為即使在相當大的壓力變化下，液體的體積變化通常非常微小，對工程計算精度影響不大。
   • 固體在大多數工程應用中也被認為是近似不可壓縮的，尤其是在彈性變形範圍内。例如，金屬在受到壓力時，體積變化遠小于其形狀變化。

2. 在流體力學中的意義與應用：

   • 将流體視為不可壓縮的假設極大地簡化了流體運動的數學描述（如納維-斯托克斯方程）。對于液體和低速（通常指馬赫數 Ma < 0.3）氣體流動，該假設通常是合理的。
   • 該特性是理解液壓系統工作原理的基礎。在液壓系統中，液體（如液壓油）被用作傳遞力和功率的介質，正是利用了其近似不可壓縮的特性來保證力的有效傳遞和控制的精确性。
   • 在計算流體動力學（CFD）中，是否采用不可壓縮流模型是數值模拟的關鍵選擇之一。

3. 在材料科學與固體力學中的體現：

   • 許多固體材料，特别是金屬和陶瓷，在承受低于屈服強度的應力時，其體積變化（由泊松比決定）非常小，表現出很強的不可壓縮性。例如，橡膠等超彈性材料有時也被建模為不可壓縮或近不可壓縮材料。
   • 材料的不可壓縮性假設在分析塑性變形、接觸力學等問題時經常被采用以簡化模型。

4. 與可壓縮性的對比：

   • 與不可壓縮性相對的是可壓縮性。氣體是典型的可壓縮流體，其密度會隨着壓力的變化而發生顯著變化（遵循氣體狀态方程）。高速氣體流動（Ma > 0.3）必須考慮其可壓縮性效應。

總結來說，incompressibility（不可壓縮性）描述了物質抵抗體積變化的能力。 它是流體力學（尤其針對液體和低速流動）、材料力學和許多工程應用（如液壓傳動）中的一個基本假設和關鍵屬性。理解物質的這一特性對于分析其力學行為、設計相關系統和進行數值模拟至關重要。

來源參考：

• Oxford Academic - Physics Dictionaries (定義與體積模量)
• Physics Today - Glossary of Terms (流體分類)
• Fox, R. W., McDonald, A. T., & Pritchard, P. J. Introduction to Fluid Mechanics (流體力學應用與馬赫數标準)
• ASM International - Handbook of Materials Properties (固體材料的不可壓縮性表現)
• Engineering Toolbox - Hydraulics Resources (液壓系統應用)

網絡擴展資料

“Incompressibility”（不可壓縮性）是一個科學和工程領域的重要術語，其核心含義是物質在受力時體積幾乎不發生改變的特性。以下是詳細解釋：

1.基本定義

在物理和流體力學中，不可壓縮性指物質（如液體或固體）在承受壓力時，密度和體積保持恒定的能力。例如：

• 液體（如水）通常被近似為不可壓縮的，因為即使施加高壓，其體積變化極小。
• 某些固體材料（如橡膠）在特定條件下也可能表現出不可壓縮性。

2.數學與流體力學的應用

在流體力學中，不可壓縮流體滿足以下條件： $$

abla cdot mathbf{v} = 0 $$ 其中：

• $ abla cdot mathbf{v}$ 表示流體的速度散度，為零時表示流體不可壓縮。
• 該假設簡化了納維-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations），常用于模拟水流或低速氣體流動。

3.實際意義與局限性

• 工程應用：假設液體不可壓縮可簡化管道設計、液壓系統等的計算。
• 局限性：極端高壓下（如深海或沖擊波），液體可能表現出可壓縮性；氣體通常被視為可壓縮流體，但低速流動時可近似為不可壓縮。

4.相關物理量

• 體積模量（Bulk Modulus）：衡量物質抗壓縮能力的參數，公式為： $$ K = -V frac{Delta P}{Delta V} $$ 其中 $K$ 越大，物質越接近不可壓縮（如水的 $K approx 2.2 times 10 , text{Pa}$）。

5.與其他術語的關聯

• 可壓縮性（Compressibility）：不可壓縮性的反義，常見于氣體動力學。
• 彈性（Elasticity）：不可壓縮材料可能具有高彈性（如橡膠），但兩者概念不同。

“Incompressibility”是描述物質抗壓能力的理想化模型，廣泛應用于流體力學、材料科學和工程領域。實際應用中需根據具體情境判斷是否適用這一假設。

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