
【化】 flow disturbance
fluid; liquid; water
【化】 fluid
【化】 disturbance
流體擾動(Fluid Perturbation)是指流體(液體或氣體)在穩定流動狀态下,由于外界因素或内部條件變化而産生的局部或瞬時速度、壓力、密度等物理量的偏離現象。這種偏離通常表現為非定常、非均勻的流動特征,是流體力學中研究流動穩定性、湍流産生及能量傳遞的重要概念。
基本定義
在流體力學中,擾動指流體宏觀流動狀态(如層流)的微小偏離。例如,當流體流經障礙物或邊界層發生分離時,局部流速或壓力會突然變化,形成渦旋或波動,即擾動現象。英文術語“perturbation”強調對平衡狀态的微小幹擾(如 a small deviation in flow velocity)。
物理機制
擾動可由外力(如振動、溫度梯度)、幾何突變(管道收縮、翼型表面)或流體自身不穩定性(雷諾數超過臨界值)引發。其數學描述常采用線性穩定性理論,将流場分解為穩态基流與微小擾動的疊加:
$$ mathbf{u}(mathbf{x}, t) = mathbf{U}(mathbf{x}) + mathbf{u'}(mathbf{x}, t) $$
其中 $mathbf{U}$ 為穩态速度場,$mathbf{u'}$ 為擾動項。
工程領域
在航空航天中,機翼表面的流體擾動可能導緻邊界層分離,增加阻力;在化工管道設計中,擾動會誘發湍流,影響傳熱效率。相關研究見美國航空航天局(NASA)技術報告。
自然現象關聯
大氣擾動(如風切變)影響飛行安全,海洋擾動(渦旋)驅動熱量與營養鹽輸運。此類研究可參考《流體力學年評》(Annual Review of Fluid Mechanics)。
: NASA. Boundary Layer Stability and Transition Analysis. Glenn Research Center.
: Drazin, P.G. (2002). Introduction to Hydrodynamic Stability. Cambridge University Press.
(注:因搜索結果未提供直接鍊接,以上文獻為領域内公認權威來源,建議通過學術數據庫檢索原文。)
流體擾動是流體力學中的重要概念,指流體微團因受力作用偏離平衡位置,并在振動傳播過程中形成的非平衡态運動。以下是詳細解析:
流體擾動表現為物理量(如速度、壓力、密度)的局部變化,這些變化會通過流體介質向周圍傳播。例如,當水面受外力産生微小起伏時,振動會以波的形式擴散,形成水面波動。
簡諧波是流體擾動的典型模型,其數學表達式為: $$ h'(x,t) = A cos(kx - omega t + phi) $$ 其中,$A$為振幅,$k$為波數,$omega$為角頻率,$phi$為相位角。
注:流體擾動需與日常用語中的“打擾”含義(如)區分,特指物理學中的動力學過程。
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