
【化】 Knudsen number
gram; gramme; overcome; restrain
【醫】 G.; Gm.; gram; gramme
exert; protrude; put forth
dark; full of trees; gloomy; in multitudes
a few; count; enumerate; fate; frequently; list; number; numeral; numeric
reckon; repeatedly; serveral
【計】 crossing number; N
【醫】 number
【經】 number
克努森數(Knudsen number,Kn)是流體力學中表征氣體稀薄效應的關鍵無量綱參數,定義為氣體分子平均自由程(λ)與流動特征長度(L)的比值,其數學表達式為:
$$ Kn = frac{lambda}{L} $$
該參數由丹麥物理學家馬丁·克努森(Martin Knudsen)于1909年提出,用于劃分氣體流動狀态:當Kn < 0.01時屬于連續介質流動,0.01 ≤ Kn ≤ 0.1時為滑移流,Kn > 0.1則進入過渡流或自由分子流狀态。在微納尺度流動、真空技術及航天器再入大氣層等場景中,克努森數直接影響壁面邊界條件的選擇和計算模型的適用性。
根據中國力學學會的術語标準,克努森數可中英對照表述為:
權威文獻如《稀薄氣體動力學》(Cercignani, 2000)和《流體力學手冊》(Springer, 2010)均指出,克努森數的精準計算需要結合玻爾茲曼方程或直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC)。清華大學工程力學系的實驗研究表明,當Kn > 10時氣體分子間碰撞可忽略,此時需采用分子運動論進行建模。
克努森數(Knudsen number)是流體力學中的重要無量綱數,用于表征氣體流動的稀薄程度,其定義和物理意義如下:
克努森數定義為分子平均自由程(λ)與特征長度(L)的比值,公式為: $$ Kn = frac{lambda}{L} $$ 其中:
對于理想氣體,分子平均自由程可通過以下公式計算: $$ lambda = frac{kT}{sqrt{2}pi sigma p} $$ 式中:
克努森數用于判斷流體是否滿足連續介質假設:
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