推 henrypinge:好文 推! 04/19 19:02
推 harry901:GOOD ARTICLE 04/19 20:48
原文恕刪~
先來分清楚 流體(fluid) 和 流場(flow)的差別
流場是我們觀察到 由流體流動所造成的現象
流體力學(fluid mechanics)雖然名稱裡有"流體"
但是這門學問研究的對象不是流體本身
而是"流場"
好~
現在來分辨一下它們的性質
黏性μ 密度ρ 可壓縮性τ ...等 這些是"流體的性質"
而
層流 紊流 內流場 外流場 理想流 可壓縮流... 等 這些是"流場的性質"
當我們談 水 和 空氣 時
我們的對象是"流體本身"
世界上沒有真正"不可壓縮"的物質
差別只在於你要花多少力氣(能量)去壓縮它
所以任何流體都具有可壓縮性τ
但我們知道 空氣比較容易被壓縮
水本身並非不能被壓縮 而是非常非常難壓縮 需要的壓力P極大
所以在一般情況下
我們將水"視為"不可壓縮流體 空氣"視為"可壓縮流體
講完了流體
現在來看"流場"
那甚麼是 可壓縮流(場)?
簡單 白話地來說
"流場中流動的速度快到可以造成流體密度的變化"
從能量觀點來看
流場中的流速越快
表示整個流場具有越大的能量 可以去讓流體的可壓縮性τ顯現出來
然後 可壓縮性 -> 體積變化 -> 密度變化
那要多快?
記得是 馬赫數(Mach)約大於等於0.3 就能將"流場"視為可壓縮的
馬赫數的定義是 V/c 流速除以音速
音速其實就是壓力波傳遞的速度
所以
"水"的流動 有沒有可能形成一個 可壓縮流場?
可以的
只是水中的音速比空氣中大 (水中音速約為空氣中4~5倍)
所以要達到 Mach >= 0.3
會比空氣難上許多
以目前人類的生活經驗
流動速度能達到一個"可壓縮"的流場 裡面流動的流體通常為氣體
一個"不可壓縮"的流場 流體則有可能是氣體 或液體
還有
可壓縮流(場)是指流速快到足以影響密度變化
但反過來 一個有密度變化的流場 不必然是可壓縮流(場)
例如 燒開水時鍋子裡的水對流
是因為"密度變化" 產生浮力驅動流體流動
但這個密度變化不是因為流速很快造成的
很明顯
燒開水的流場不會是一個可壓縮流(場)吧
另外 div(V) 在流場裡代表的物理意義是
一個fluid element的體積變化率 (沒有source/sink的情況下)
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 140.112.43.130