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斯托克斯流英文解釋翻譯、斯托克斯流的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯:

【化】 Stokes flow

分詞翻譯:

斯托克斯的英語翻譯:

【化】 stokes

流的英語翻譯:

flow; stream; current; stream of water; class; wandering
【計】 stream
【化】 flow coating(process); stream
【醫】 current; flow; flumen; flumina; rheo-; stream

專業解析

斯托克斯流(Stokes Flow),中文又稱蠕流(Creeping Flow),是流體力學中描述低雷諾數(Reynolds number)下粘性流體運動的模型。其核心特征是流體慣性力遠小于粘性力,運動呈現高度粘滞、緩慢且可逆的特性。以下從定義、數學表達、特性及應用四方面詳細說明:


一、定義與物理背景

斯托克斯流指雷諾數 ( Re ll 1 ) 的流體運動狀态,滿足以下條件:

[ Re = frac{rho U L}{mu} ll 1 ]

其中 (rho) 為流體密度,(U) 為特征速度,(L) 為特征長度,(mu) 為動力粘度。此時納維-斯托克斯方程(Navier-Stokes Equations)簡化為斯托克斯方程:

$$

abla p = mu abla mathbf{u}, quad abla cdot mathbf{u} = 0 $$

式中 (p) 為壓力,(mathbf{u}) 為速度場。該方程忽略慣性項,僅保留粘性力與壓力梯度平衡。


二、核心特性

  1. 線性性與可逆性

    方程線性且時間反演對稱,流動路徑可逆(如微尺度顆粒運動軌迹可回溯)。

  2. 無湍流現象

    低雷諾數下湍流被抑制,流動呈層流狀态。

  3. 長程效應

    流體中某點的擾動會以 (1/r) 形式影響遠場((r) 為距離),區别于高雷諾數流動的局部性。


三、典型應用場景

  1. 微流體與生物力學

    細胞在體液中的運動(如精子遊動)、微芯片實驗室(Lab-on-a-Chip)的流體操控。

  2. 膠體科學與過濾技術

    納米顆粒沉降、膜分離過程中的低速過濾行為。

  3. 地質流體動力學

    地幔對流、石油在多孔介質中的滲流(達西定律的微觀基礎)。


四、權威參考文獻

  1. 經典教材

    Leal, L. G. Advanced Transport Phenomena. Cambridge University Press, 2007. 鍊接

  2. 數學推導

    Batchelor, G. K. An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge University Press, 2000. 鍊接

  3. 生物應用

    Purcell, E. M. "Life at Low Reynolds Number." American Journal of Physics, 1977. 鍊接


術語對照

中文 英文
斯托克斯流 Stokes Flow
蠕流 Creeping Flow
雷諾數 Reynolds Number
納維-斯托克斯方程 Navier-Stokes Equations

網絡擴展解釋

斯托克斯流(Stokes flow),又稱蠕動流,是一種低雷諾數條件下的不可壓縮流體運動現象。以下是其核心特征和解釋:

  1. 基本定義
    斯托克斯流由英國科學家G.G.斯托克斯提出,常見于雷諾數極小的流動場景(如微尺度流動或高黏性流體)。此時慣性力遠小于黏性力,黏性效應主導流體行為,慣性項可忽略。

  2. 雷諾數的作用
    雷諾數(( Re = frac{rho v L}{mu} ))是判斷流動狀态的關鍵參數。當 ( Re ll 1 ),流體呈現層流特性,流動方程簡化為: $$

abla p = mu abla mathbf{v} $$ 其中,( p )為壓力,( mu )為動力黏度,( mathbf{v} )為速度矢量。

  1. 流動特性

    • 準靜态與可逆性:斯托克斯流通常不依賴時間參數,流動近乎可逆。例如,在實驗中旋轉容器後再反向旋轉,流體可能恢複原狀,但由于擴散作用(如顔料擴散),逆轉并不完美。
    • 應用領域:包括微流體裝置、生物細胞運動分析等微觀場景。
  2. 典型現象
    實驗中将顔料加入高黏性液體并旋轉,可觀察到顔色緩慢擴散且流動路徑對稱,直觀展示黏性主導的流動特性。

總結來看,斯托克斯流揭示了黏性力主導下的流體力學規律,為微觀流動研究提供了理論基礎。

分類

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