
【化】 fluid state
"流态"是流體力學領域描述物質流動特性的專業術語,對應的英文為"flow regime"或"flow state"。根據中國力學學會标準術語庫定義,流态指流體在運動過程中表現出的不同形态特征,主要由雷諾數(Reynolds number)決定。該概念包含三個核心分類:
層流(Laminar flow)
流體分子呈現有序分層運動,常見于低流速場景。如清華大學《工程流體力學》教材所述,此時雷諾數Re<2000,流動軌迹為平滑曲線,符合納維-斯托克斯方程解析解條件。
湍流(Turbulent flow)
美國物理學會(American Physical Society)指出,當Re>4000時流體出現不規則脈動,形成渦旋結構。此狀态下需采用統計方法分析動量傳遞規律。
過渡流(Transitional flow)
介于層流與湍流之間的中間狀态,Re值在2000-4000區間。中國科學技術大學實驗研究表明,該區域流态具有顯著不穩定性,易受壁面粗糙度影響。
雷諾數計算公式為:
$$
Re = frac{rho v L}{mu}
$$
式中ρ為流體密度,v為特征速度,L為特征長度,μ為動力粘度。該公式由英國物理學家奧斯本·雷諾于1883年提出,現已成為國際标準化組織(ISO)判定流态的核心依據。
在工程應用領域,流态分析直接影響管道設計、空氣動力學優化及血液流動研究。例如石油工業API标準明确要求根據流态計算輸油管道的壓降損失。
流态是描述流體運動形态的術語,其具體含義因應用領域不同而有所差異,主要分為以下兩類解釋:
在流體力學中,流态指液體或氣體的流動狀态,通常分為兩種:
判斷依據:雷諾數(Reynolds number, $Re$)
公式為:
$$
Re = frac{v cdot d}{
u}
$$
其中,$v$為流速,$d$為水力直徑($d=4A/x$,$A$為通流面積,$x$為濕周),$
u$為流體運動黏度。當$Re$小于臨界值時(如圓管流中$Re_{cr} approx 2000$)為層流,反之為紊流。
從宏觀水流結構可分為:
在高分子材料科學中,流态還可指高聚物的物理狀态,如玻璃态、高彈态和粘流态,與分子鍊運動能力相關。
如需更深入的理論或應用案例,可參考流體力學或水文學相關權威資料。
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