
【化】 fully developed flow
fill; plenitude; plenty; sufficiency
develop; expand; blossom; grow; progress; development; evolution
【經】 development; growth; shape
flow; stream; current; stream of water; class; wandering
【計】 stream
【化】 flow coating(process); stream
【醫】 current; flow; flumen; flumina; rheo-; stream
在流體力學領域,"充分發展流"(fully developed flow)指流體在管道或通道中流動時,速度分布沿流動方向不再發生變化的穩定流動狀态。該概念對應英文術語"fully developed flow",常見于黏性流體動力學研究,具有以下核心特征:
速度分布穩定性
流體在入口段完成動量傳遞後,其速度剖面(velocity profile)沿流動軸向保持恒定。以圓管層流為例,速度分布遵循抛物線方程: $$ u(r) = frac{Delta P}{4mu L}(R - r) $$ 其中$Delta P$為壓差,$mu$為動力黏度,$R$為管道半徑。
無量綱參數關聯
流動狀态由雷諾數(Reynolds number)決定: $$ Re = frac{rho u_m D}{mu} $$ 當$Re<2300$時形成層流充分發展流,$Re>4000$則發展為湍流充分發展流。
工程應用場景
該流動狀态常見于熱交換器管道、輸油管線及微流控芯片設計,其特性被ASME BPVC标準列為壓力管道設計的核心參數。NASA流體力學手冊指出,充分發展流假設可簡化航空航天推進系統的壓降計算。
與未發展流對比
在入口段(entrance region),流體受壁面黏性作用影響,速度剖面持續變化直至達到充分發展狀态。該過渡長度可估算為: $$ L_e approx 0.06 D cdot Re $$ 該公式被收錄于劍橋大學流體力學教材。
“充分發展流”是一個在不同學科中具有多重含義的術語,具體解釋需結合上下文:
在流體動力學中,充分發展流(Fully Developed Flow)指流體在管道或槽道中流動達到穩定狀态後的流動特性。其核心特征包括:
該狀态常見于管道流、槽道流等内流問題,其簡化特性使得可通過一維方程求解流動參數(如流速、壓降等)。
部分文獻将“充分發展流”引申為資源流動的優化狀态,例如:
在工程領域,充分發展流因具備簡化計算的優勢,成為管道設計、流體輸送等研究的基準模型()。其數學特性可顯著降低計算複雜度,例如通過納維-斯托克斯方程的簡化形式進行解析求解。
注:如需進一步了解流體力學中的數學推導或具體工程案例,建議參考《流體力學基礎》《工程流體力學》等專業教材。
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