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grep "#Flow-Phenomena"// 27 篇

#Flow-Phenomena

~117 分钟阅读

速度提高4倍,楔角仍是19.47° — 水深把开尔文尾迹撑开到90°的地方

·5 min read

深水船后尾迹的半角不随船速变化,一直停在19.47°。水深弗劳德数靠近1时同一楔角撑向90°,超过1后又按马赫锥收窄。

让烟先下降1 m,抽力就少了7 Pa — 富兰克林壁炉与浮力预算

·6 min read

烟囱的顶端仍钉在7 m,下降1 m却让净抽力从44.72 Pa掉到37.72 Pa。浮力账本把整整7 Pa的缺口算清楚。

杀死涡的不是粘性 — 牛顿的1/r与Lamb–Oseen涡核

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自由涡在半径0.5处过了50倍扩散时间,速度仍停在小数第四位。剪切应力很大也一样。n=1时粘性力为0,带走环量的是壁面。

四道激波胜过一道 — 超声速进气道的斜激波串

·4 min read

在 Mach 3 的超声速来流里,单独一道正激波留下的恢复系数是 0.3283,四块 8° 斜板之后升到 0.8235。

水要流多远才变成抛物线 — 入口段长度与Hagen–Poiseuille

·3 min read

层流圆管里,入口处几乎平坦的速度分布要走过约0.05倍雷诺数的管径,才会收成抛物线。在那一站之前套用64/Re,沿程压降会算错。

单个波纹比波群跑得快 — 波的色散与群速度

·4 min read

深水重力波里群速度正好是相速度的一半。波长约1.73cm处相速度最慢,只有0.232 m/s,重力与表面张力在那里打平。

旋转的球为什么会拐弯 — 马格努斯效应与环量

·4 min read

无规则旋转让球形弹丸侧偏。环量Γ=2πa²ω决定侧向力,spin 2的侧偏6.90 m并不是spin 1的3.71 m的两倍。

挂在天上的波浪 — 开尔文-亥姆霍兹不稳定性

·5 min read

在空气与水面相接的交界面上,最小风速大约是6.6 m/s,最先增长的波长约为1.69 cm,其增长率达到了每秒4.89。

始于锅底的混沌 — 瑞利-贝纳对流与洛伦兹方程

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刚性壁上,对流卷要到Ra=1708才点燃。洛伦兹截断里,加热参数ρ一过24.74,这卷就不再停在定点,而是直接塌成混沌。

厨房水槽里每天都有的激波 — 弗劳德数与水跃

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上游Fr约为2.86、水深0.2 m的急流,水跃之后变成Fr 0.42、水深0.714 m,比能因此损失0.238 m。

汽油发动机为何止步于压缩比12 — 奥托与狄塞尔循环

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相同压缩比下奥托在r=8为56.5%、r=12为63.0%,狄塞尔(rc=2)为49.0%与56.7%。爆震把汽油机挡在12附近。

只测阻力就能算出传热 — 雷诺比拟

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在Re_x=10^5的平板上,Cf/2保持为1.050e-3,当Pr为0.7、1和7时St·Pr^(2/3)都与之重合。

想超声速就把管子加宽 — 缩放喷管与壅塞

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出口面积比取 4 时设计马赫数为 2.940,出口压力约为滞止压力的 0.0298 倍。γ=1.4 的流量系数约为 0.5787。

水滴为何是圆的,杯沿的水为何会爬升 — 表面张力与接触角

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输出里,半径 5 µm 液滴的压力跳变是 28800 Pa,0.1 mm 细管在接触角 30 度时上升 127.1 mm。

加热得更烫反而更凉了 — 沸腾曲线与临界热流密度

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Zuber 的 CHF 是 1.259 MW/m²。Rohsenow 在 20°C 为 1.094,到 30°C 升到 3.692,已经越过天花板。

粗糙的球为何飞得更远 — 阻力危机与边界层分离

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光滑球与凹坑球在同一Re=1.99e5、70 m/s下分成2.049 N和0.488 N。差别是分离角82°还是120°。

静止中被加热的流体 — 自然对流与瑞利数1708

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一块高 0.30 m 的 60 度壁面,在 20 度空气里给出 Ra 7.03e7、Nu 54.9 和热流 197.6。

湍流同时使用三把尺子 — Kolmogorov级联与-5/3定律

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Reynolds 数增加到十倍,η/L 约缩到 0.18 倍,Re=10^4 的三维 DNS 已经要大约 10^9 个单元。

流动的三幅肖像 — 流线、迹线、脉线为何分道扬镳

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把收缩比降到0.25时,喉部速度变成入口的4倍,而局部项却仍是0。当V0=0.6且ω=2时,流线的y始终都停在±0.6以内。

烟囱里的烟为何卷着上升而不是平躺 — 横流中的射流与反向旋转涡对

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r=2、4、8时,x=10d处的平均高度分别为5.44d、8.66d、13.78d。尾流St不到同尺寸圆柱0.21的一半。

两个函数相加,一个圆柱便出现了 — 复势与达朗贝尔佯谬

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均匀流加上一个偶极子之后,不必先画圆,半径为R的流线自己就会闭合。环量为零时,沿圆柱表面把压力积分,阻力只剩下舍入误差。

超音速下要扩张才能加速 — 马赫数、激波与拉瓦尔喷管的悖论

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面积比2.5的设计出口马赫数约为2.44,静压降到滞止压力的6.3%。背压一旦高于设计值,扩张段内部就立起激波,出口马赫随之掉下去。

水流崩散的瞬间 — 雷诺临界数与湍流边界层的多层结构

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圆管的工程临界大约在Re 2300。安静的管子能把层流留到五万,贴壁流动再用y+分成粘性底层、缓冲层和对数层,第一点也跟着变。

20℃的水也会沸腾 — 空化的物理

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20℃的饱和蒸气压只有2.34 kPa,60℃会升到19.9 kPa。喉部静压跌破该值时,空化数σ转为负,水便开始沸腾。

漩涡的两副面孔 — 自由涡、强迫涡与亥姆霍兹

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当 U=1、R=0.5 时,强迫涡核心涡度是 4(即 2ω)。自由涡外侧除中心一点外为 0,兰金接缝落在半径 r=R 上。

水柱为何会断裂成水滴?—— Plateau–Rayleigh 不稳定性与碎裂机制

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半径 9.02 倍是增长最快的波长,对应 kR 约 0.697。Weber 与 Ohnesorge 再把粗液滴和雾化分成两边。

昆虫在蜂蜜中游泳 —— 雷诺数改变的流动世界

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同样的水里,蓝鲸雷诺数是2.5×10^8,细菌是3×10^-5。粘性项前面的系数1/Re把两个世界隔开大约13个数量级。