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连续区

【连续区】基础信息( 英文,繁体)

  • 词语
  • 繁体連續區
  • 英文continuous region

【连续区】是什么意思

我们可以巨观或微观方法来研究流体力学问题。在微观方法上,我们考虑分子运动,而流场之巨观性质如速度、压力及温度等乃是由组成流体之众多分子之速度统计而得。在标准状况下,分子数密度为2.6899x1025m-3,分子平均自由径约为6.1x10-8m。就大部分流体力学问题,流场尺度远大于分子平均自由径,如量测流场巨观性质之仪器探头约为1mm,在1mm3之空间内便有约2.7x1016个分子,因此由仪器上所量得之讯号乃众多分子之综合效果,而随着时间之演变,及仪器探头在空间之移动,所量出之讯号常呈连续变化。因此我们可忽略个别分子之运动,而假设流场性质为一空间及时间之连续函数,经由牛顿第二运动定律,导出流体运动可用一组偏微分方程式来描述。至于连续假设之合理与否,端视流场之努生数(knudsen number)而定,努生数乃分子平均自由径与流场尺度之比值,当其小于0.1时,连续假设成立,而称此范围为连续区。当努生数大于0.1时,我们便不能假设流体为连续体,而须考虑个别分子之运动。就某一分子言,除非其碰到物体边界或与其他分子相互碰撞,该分子沿直线作等速运动。如与物体边界碰撞,分子碰撞后之速度由物体边界之粗糙度及温度来决定;如与其他分子碰撞,则在适当之假设下,分子碰撞后之速度可按古典力学方法求得。当努生数远大于1时,分子平均自由径远大于流场尺度,则分子在行进很远的一段距离后,才会与其他分子发生碰撞,因此在分析上我们可忽略分子间之碰撞效应,而在此努生数远大于1之区域,我们称为自由分子流区(free molecular flow regime)。在估算绕地球旋转之高轨道人造卫星之阻力时,我们可以自由分子流作分析。当努生数介于0.1与1之间时,流场属滑流区。在滑流区内我们需要考虑个别分子之运动,且不能忽略分子间之相互碰撞,正因为要处理分子碰撞,分析进行不易。当努生数接近于连续区时,前人曾延伸连续区之理论来加以研究,但连续区之无滑移边界条件则改为滑移边界条件,因而有滑流区(slip flow regime)之名。近日在处理滑流区之问题上,常采用直接模拟蒙地卡罗计算法(direct simulation Monte-Carlomethod)。在太空工业上,如太空载具在重返大气圈时即需考虑滑流区之流场。

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