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流體的力學特性范文第1篇

【關鍵詞】人才培養模式 高層次人才 教學改革 轉型

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）31-0233-01

一、引言

流體力學是一門基礎性很強和應用性很廣的學科，它涵蓋自然科學的諸多領域。我校于1980年獲得流體力學學科碩士授予權，是全軍最早的流體力學碩士點，具有深厚的歷史積淀和成果積累，承擔了我校氣象學、海洋學和環境工程等專業流體力學基礎教學培訓任務，和流體力學碩士生的培養任務。經過30多年的建設與發展，根據部隊人才崗位需要，在人才培養中融合了大氣、海洋、軍事等多學科理論體系，具備了明顯區別于國內流體力學學科的特色和優勢，在國際或國內流體力學領域具有較大影響力。隨著軍隊綜合性大學訓練任務和人才培養模式的根本轉型，流體力學作為基礎性突出、作用面廣、應用性強的專業基礎學科，對于培養相關專業高素質新型軍事人才的重要性也日益突出。

二、軍隊轉型條件下基礎學科如何求發展

在軍隊改革的關鍵時期，我校傳統的人才培養模式也面臨著適應新的轉變，教學方法也不斷創新[1]，探索有特色的流體力學人才培養新模式，對于提高學科的自身建設和促進人才培養，都具有十分重要的意義。

1.創新教學理念，注重信息化手段的應用。我們針對流體力學學科特點，在人才培養上提出的教學思路是：強化理論基礎，注重專業應用，理論聯系實際，達到學研結合的目標[2]。流體力學的特點是概念多、邏輯性強、理論上較難理解，但流體力學的很多現象卻與生活和生產實際密切相關。在講授的過程中要理論聯系實際，同時將生活中的例子和他們熟悉的概念引入流體力學課堂，利用生活中的流體力學引導學生學會思考。我們以流體力學學科專業網站為平臺，建立并正在完善網絡教學應用系統，包括教學公告、課程標準、教學計劃、學習方法、學習重點、參考資料和一系列微課等信息資源，學生可以在該網站上了解流體力學最新研究動向和研究熱點問題，作為知識的拓展和延伸。同時擬進一步完善和學生討論交流的相關板塊，給學生營造一個全方位、直觀的信息空間。教學與網絡技術的完美結合是現代信息社會中教學手段的根本性改革。通過網絡進行教與學的互動，不受空間和時間的限制，是一種社會性、全民性的學習形式，為加強學生的自主學習提供了現實可能。

2.教學方法改革，完善考核評價體系。借鑒國內外高水平院校在流體力學研究生課程教學上的先進做法和成功經驗，以“學為主體”的教學理念指導教學方法改革，采用“小班化”教學模式，貫穿啟發式、研討式、研究式的教學方法，因材施教。在授課過程中一方面強化基礎理論的教學，打牢基礎；一方面滲透實踐的環節、前沿的要求、方法的意識。完善考核評價體系，改變傳統的單一題目解答的課程作業形式，布置計算模擬和實驗報告等相關作業，實現學研結合。建立課程筆試和日常考核相結合的考核機制，注重過程考核，綜合評定成績。筆試成績屬于總結性評價，又稱事后評價，信息來源是課程結束后的考試，主要功能是對教學質量作出評價。日常考核屬于形成性評價，這是一種發展性評價，注重對學習過程的關注，以及評價結果對教學的反饋，信息來源主要是學生學習過程中的表現、參與和動手能力的考核。對教學內容、組織形式、考核方法、任務設計等課程教學模式實施整體改革，提高學員的科學素質和學習能力。

3.優化研究方向，緊貼部隊需求。學科建設與研究生教育是研究型大學建設的重要任務，二者相輔相成[3]。依托流體力學學科，在前期的幾個研究方向的基礎上，我們緊貼部隊的需求和發展，凝練和優化了幾個具有鮮明的軍事特色和優勢的學科方向，形成了艦潛分層流體動力學與海洋環境適應性研究、湍流機理及數值模擬研究等穩定的特色研究方向。建成了軍內領先國內先進的現代流體力學實驗室，具有先進的實驗儀器設備和關鍵技術，成為我軍新型軍事人才培養和高水平科技創新的重要實踐基地。

4.探索教學、科研和部隊實踐相結合的培養模式。近幾年，我們一直在思考基礎學科如何在軍校改革的中求機遇、促發展，如何發揮大作用。近兩年我們制定了體現流體力學學科特色的最新研究生人才培養方案、包含專業課程標準12門和教學實施計劃；以流體力學基礎實踐平臺為依托，開展研究生課程的實踐教學，激發研究生的自主創新意識；大力加強研究生課程和教材建設，完成《高等流體力學》研究生教材編寫等工作。

在研究生培養計劃中，要求研究生學員參加導師的科研項目和參加輔導授課等實踐活動。近幾年來，本學科培養的研究生學員都參與了導師的科研項目，部分學員還參與了教材編寫工作。部分研究生還參加了南海海區海洋調查任務，緊貼部隊需求，為以后盡快融入部隊適應崗位需要打下基礎。我們還積極與國內外高水平院校或科研院所聯合培養研究生，為部隊培養了許多適應一線崗位任職需求的高質量人才，在研究生創新實踐能力方面取得了突出的成績。畢業的研究生綜合素質高，創新能力突出，適應部隊能力強。

三、結論

研究生的培養是一個學科點生存和發展的基石，我校流體力學學科在研究生教育方面有著多年的經驗，前幾輩的老教授和專家為研究生的人才培養付出了畢生的心血，促進了基礎學科的內涵建設，使科研層次上臺階、學科隊伍創新能力增強、教學成果有效轉化、學科文化精神得到傳承。在軍隊院校人才戰略工程轉型的新形式下，我校傳統的流體力學人才培養模式必須面臨著適應新轉變的改革，探索具有理工大學特色的流體力學人才培養新模式，不僅對于提高學科的自身建設，而且對于促進學科在軍事科技創新和培養高質量符合當前軍事斗爭需要人才方面，都具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1]劉全忠，王洪杰，宮汝志：關于工程流體力學課程教學改革的探討，《教育教學論壇》，2014年第1期：41-42.

[2]關暉，魏崗，曾文華：軍隊院校流體力學“小班化”教學模式改革的探索與總結，《南京航空航天大學學報》（社會科學版）2015年6月，Vol.17（1）：116-119.

[3]齊昌政，郝書會，趙弘，汪志明：論學科建設與研究生教育的協調發展，《研究生教育研究》， 2014年第3期：66-70.

流體的力學特性范文第2篇

千百年來，流體力學以其廣泛的適用性形成了獨有的科技魅力，隨著時代的不斷發展，科技的不斷進步，在一代又一代流體力學研究者的努力下，流體力學的世界也越發精彩。

執著之樹必結黃金之果

邵傳平，中國計量學院流體檢測與仿真研究所研究員，多年來，由他負責的課題組主要從事鈍體旋渦脫落流動控制研究。

所謂鈍體旋渦脫落流動是指：當流體以一定速度流過固定的鈍物體，如風掠過橋梁、電視塔、電廠冷卻塔、高樓等等固體時，會在物體兩側交替地產生旋渦脫落，旋渦的交替脫落使物體表面的流體壓力發生周期性變化，從而產生作用于物體的交變力。當流體動力的變化頻率與物體結構的固有頻率接近時，會發生共振現象，使結構遭到破壞，除此之外，旋渦脫落還會增大流體阻力，產生噪音。

那么，該如何消減旋渦脫落造成的負面影響呢？這既是海洋、土木、水利、電力、航空等領域關注的問題，也是邵傳平及其課題組一直致力于研究的對象。

自1998年以來，邵傳平課題組先后主持國家自然科學基金項目“法拉第波與鈍體尾流穩定性研究”，“渦激振動控制與減阻減振”、“尾流控制機理與方法研究”，“流向振蕩柱體尾流不穩定性的控制”等的研究，取得了一連串的科研成果。

在靜止鈍體旋渦脫落抑制方面，自1930年代以來，人們針對不同的工程問題，提出了不少控制方法，但是這些方法都有局限性，應用范圍小。在1990年，Strykowski-Sreenivasan提出在二維鈍體下游一定位置放置一個很小的圓柱，可以抑制鈍體后面的旋渦脫落，有很好的減阻和減振效果。雖然在當時，這個四兩撥千斤的方法在業界掀起了波瀾，但是很快，就有研究表明這種方法只有在很低雷諾數（低于一百）流動情況下有效，在工程中缺少應用價值。

邵傳平課題組的研究有望彌補這一不足，他們經過反復研究，選擇用小窄條作為控制件，取代小圓柱，對圓柱及方柱、板（各種攻角）等鈍體的旋渦脫落進行抑制實驗，證明在雷諾數高至十萬時對所有這些鈍體都有很好的抑制效果，并對每種鈍體流動情況找出了有效抑制的控制件位置區域，以便于工程應用。

在強迫振蕩柱體繞流的旋渦脫落抑制方面，邵傳平課題組在國內外尚無研究先例的情況下，另辟蹊徑，分別采用窄條方法、尾部噴射方法和隔離板方法對高雷諾數流向振動柱體尾流進行抑制研究，取得重要進展。研究表明，尾部噴射對非鎖頻和每種鎖頻旋渦都有抑制效果，找出了每種旋渦的有效噴射速度范圍;窄條對非鎖頻和兩種鎖頻旋渦具有抑制效果，最高可減阻30%，減小脈動升力60%以上，找出了各種旋渦脫落下窄條的有效位置區;而隔離板方法對非鎖頻和一種鎖頻旋渦有效果，找出了隔離板的有效位置區。

旋渦抑制機理與旋渦脫落生成理論密切相關。國際上關于靜止鈍體旋渦脫落的生成，經歷了背壓吸引論，到剪切層相互作用論，再到絕對不穩定性和尾流整體失穩論，正從猜測到理論逐步深化;而關于振動柱體旋渦脫落的產生機制，目前還處于探索階段。

對此，邵傳平認為，振蕩柱體繞流存在兩種旋渦脫落產生機制，除了上述的絕對不穩定性機制外，還存在信號放大機制。他們研究了高雷諾數湍流尾流中渦粘性對擾動波信號的影響，定義了擾動波的渦粘系數，并用實驗數據分別求出了未加控制和施加控制以后的渦粘系數在振動柱體湍流尾流中的分布情況。將渦粘系數代入擾動波發展方程（穩定性方程）并求解，得到的結果是：未加控制時擾動放大的頻率區域很寬，產生旋渦脫落的機會很大;而控制以后擾動放大的頻率區域很窄，產生旋渦脫落的機會很小，從而明確了振動柱體旋渦脫落的產生和抑制機理。

上述成果發表在AIAA Journal，Journal of Fluids and Structures， Journal of Fluids Engineering， Journal of Visualization， Acta Mechanica Sinica， 及《中國科學》，《力學學報》，《力學進展》等雜志上，得到國內外同行的認可。

百尺竿頭須進步

十方世界是全身

以往取得的成績非但沒有使邵傳平就此功成身退，這些成果反倒使他對自己的專業產生了更加濃厚的興趣，甚至為了研究工作不受影響，2008年，他離開了中科院力學所，進入了具有新建低速風洞、低速水洞和較好配套實驗儀器的的中國計量學院工作，主要從事流動控制與植物流體力學研究。最近，邵傳平開展了植物空氣動力學仿生方面的研究，主持國家自然科學基金項目“樹葉氣動特性研究”。

近年來，人們越來越意識到風災是對樹木危害最大的非人為因素，遠大于森林火災造成的損失，因此樹木風災以及樹木空氣動力學方面的研究在國際上越來越受到重視。為此，邵傳平把握時代脈搏，申請了國家自然科學基金面上項目“樹葉氣動特性研究”，希望通過研究可以更加的深入的了解多種常見樹葉氣動特性（包括形狀重構）及影響參數，尋找樹葉氣動失穩（突然變形、振動）的臨界條件及產生原因。另一方面，也希望可以了解人造樹葉的氣動特性，探討樹葉氣動仿生的條件。

拿到這一課題，邵傳平靠的不是運氣。翻開他的履歷，碩士期間，他的研究方向為水動力學，從事具有自由表面的粘性繞流研究;博士期間的研究方向為風工程，在導師孫天風教授指導下，從事多鈍體壓力分布，尾流場測量以及流動顯示研究;博士后期間他從事海洋工程與流動穩定性實驗研究;在中科院力學所任副研究員期間，他從事生物流體力學、微重力流體力學，以及流動控制等方面的研究工作，先后完成3個國家自然科學基金面上項目：“法拉第波及鈍體尾流不穩定性的實驗與數值模擬”，“渦致振動控制方法研究”，“尾流控制機理與減阻減振”;2008年，進入中國計量學院后，他主要從事流動控制與植物流體力學研究，主持在研國家自然科學基金項目“流向振蕩柱體尾流不穩定性的控制”。

這些經歷，使他對這一項目研究所需要的風洞實驗設備非常熟悉，積累了豐富的流體實驗研究經驗。項目組自2009年以來，已先期開展了樹葉氣動特性的風洞實驗研究，取得一些新的發現，為本項目的順利進行打下了良好基礎，同時為本項目研究目標指定了方向。

在硬件設施方面，邵傳平所在的中國計量學院全力支持，除標配的風洞實驗設備如熱線風速儀、PIV、激光多普勒測速儀，電子壓力掃描閥之外，學院在今年還購買了數字圖像相關位移測量儀，定做了一臺測量樹枝和樹葉瞬時升阻力的六分力動態天平，為流動控制實驗和樹葉氣動特性測試提供設備。同時，課題組還與一家公司合作研制了煙線發生器、氫氣炮發生器，分別用于風洞和水洞的流動顯示實驗。

在數值模擬方面，中國計量學院流體研究所已訂購最新型的曙光工作站，能夠滿足流固耦合計算需要。

一切準備就緒，科研活動也得以順利展開。

流體的力學特性范文第3篇

本書的第1版很受歡迎，經過修訂和擴充的第2版內容更加具有綜合性。內容不僅包含當今比較熱門研究領域的相關知識，如基本等離子體現象、庫倫散射、電磁場中帶電粒子漂移、等離子體磁場約束、等離子體的動力學和流體力學理論、等離子體波和不穩定性等，還包含一些新的研究主題，有漲落驅動等離子體傳輸、偏濾器（Divertor）物理、中性原子回旋和運輸、雜質等離子體運輸等，書的最后對未來聚變反應堆的發展進行了展望，討論了其方案設計。

全書由19章組成：1.聚變、等離子體、庫侖碰撞和電磁波理論的概念；2.帶電粒子在電磁場中的各種運動形式；3.等離子體中帶電粒子在磁場中受到的磁約束；4.等離子體動理論；5.等離子體流體理論；6.等離子體平衡的特性；7.等離子體的幾種波動形式，如阿爾芬波、朗繆爾波、離子聲波；8.等離子體的不穩定性；9.等離子體碰撞傳輸機制、經典輸運形式、流體理論中的環形效應、多流體傳輸機制等；10.等離子體回旋的形式和特性；11.等離子體湍流輸運的形式和特性；12.等離子體在加熱和電流驅動下的特性；13.等離子體與物質的相互作用；14.偏濾器的模型和操作機制、熱電電流和漂移物對偏濾器（Divertor）的影響；15.等離子體邊緣的粒子輸運、L模式和H模式的區別、熱不穩定性和極向速度自旋加快的相關知識；16.中性粒子運輸的基本原理、擴散理論、積分輸運理論、碰撞概率方法、接觸面電流零點法、離散縱坐標法和蒙特卡羅法；17.等離子體的能量平衡機制和聚變等離子體動力學的相關概念；18.等離子體的各種運行限制，包括實證密度限制、磁流體力學不穩定限制等；19.聚變反應堆和中子源的相關知識。

本書內容豐富，綜合性強，且深入淺出，層次分明，可作為高層大氣物理學、空間探測技術、空間物理學等專業的研究生教材，也可作為相關領域研究人員的參考書。

流體的力學特性范文第4篇

【關鍵詞】燃氣動力開關；熱力系統；流體網絡

The Exploration of Applying the Fluid Network Theory to Analyze the Control Feature of Gas-driven Switch

ZOU Hua-jie

（Changzhou vocational institute of mechatronic technology， Changzhou Jiangsu 213164，China）

【Abstract】The control feature of gas-driven switch has great relationship with its thermodynamic system. Therefore， the fluid network model of its thermodynamic system was established and simulated according to the fluid network theory. The fluid network of thermodynamic system in the model was compared to complex DC circuits，based on reasonable assumptions，and Kirchhoff law was introduced into the calculation of the fluid network model of thermodynamic system， that made the calculation of the fluid network model of thermodynamic system become simple and Accurate. The results showed that the similar simulation results are consistent with the numerical simulation method， which is verified that the model is reliable and the modeling method is feasible.

【Key words】Gas-driven Switch； Thermodynamic system； Fluid network； Control feature

0 緒論

如圖1所示，文獻1中所提出的燃氣動力開關，設計了流阻自動調節結構，能自適應輸入燃氣的變化，保證活塞運動穩定，并且通過活塞運動到位，接通開關。針對燃氣動力開關流體動力控制特性的熱力系統，王暉從數值計算的角度出發，建立了該開關的復雜氣體動力學數學模型，并通過計算求解方程組的方法對開關的流體動力控制特性進行了分析[1]。由于數值模擬法涉及到較多而又復雜的數學方程，會給數值計算過程帶來一定的困難。本文擬應用流體網絡理論，建立計算簡潔、準確的燃氣動力開關熱力系統流體網絡模型，為靈活進行各種工況下的開關流體動力控制特性分析打下基礎。

圖1 燃氣動力開關結構示意圖

流體網絡理論是由研究管內流體傳輸與瞬變而發展起來的一門應用科學。它可以用來分析發生在工業動力裝置、控制測量裝置和生物醫學工程等各種流體管路系統中功率和信息的傳輸過程， 以及由于擾動引起的各種流體瞬變現象。它主要涉及兩個學科的內容：一是流體力學，二是電氣網絡和傳輸線理論[2]。

流體網絡-電相似法遵循從流體力學方程出發，推導出流體網絡中每個元件和管路與電氣網絡中相對應的等值數學模型，從而建立起流體網絡的等效線路，最后用網絡分析的方法得到各個節點上壓力和流量的瞬態特性[3]。本文正式基于這一思想，建立燃氣動力開關熱力系統的等值數學模型，再應用基爾霍夫定律，建立該電路模型的數學模型，最后通過數學模型求解，對開關的流體動力控制特性進行仿真分析。且與數值計算法進行比較，驗證模型可靠和建模方法可行。

1 流體網絡原理與燃氣動力開關等效模型

1.1 流體網絡原理

流體動力控制問題可抽象概括為壓力（P）、流量（Q）兩個變量與流阻（R）、流容（C）、流感（L）三個參量之間的關系問題。弄清它們之間相互聯系、相互制約的內在規律后，就能揭示流體動力控制系統所固有的、決定其性質的根本屬性。這就為建立簡潔、正確的數學模型打下了基礎，也為把機、電、液系統統一起來進行綜合研究提供了理論依據。

1.1.1 流阻

流阻與電子線路的電阻相似，它可以改變流體的流量，而在它兩端產生壓力降。在流體呈層流狀態時，流阻的大小與兩端的壓降成正比，與流過的流量成反比，可表示為：

1.1.2 流容

在一個包含可壓縮流的系統中，任何體積一定的容器都具有與它相聯系的流體容量。容器內壓力的變化會引起其中流體質量的變化，容器內流體質量隨壓力的升高而增加，即容器內將產生質量的積聚。

流容就可定義為流體質量變化與引起它變化的壓力變化之比值，即：

1.1.3 流感

在流體網絡中，任何發生高速瞬態流動的地方，由于流體慣性使流體質量加速或減速而引起壓力變化。我們把流感定義為管段兩端引起的壓力變化與流量變化率之比，即：

1.2 燃氣動力開關等效模型

2 等效電路模型求解

根據等效電路模型有關的系統對應參量[4]，燃氣動力開關等效電路模型如圖3所示。

3 模型驗證

對以上模型求解，將獲得燃氣動力開關工況下的壓力分布數據。本文對高溫環境工況下進行了計算，并將計算結果與文獻1中的數據進行對比。

由于在活塞運動階段輸入的燃氣壓力隨時間變化的曲線如圖5所示。其數學表達式近似為P（t）=21+18t，經過拉氏變換后為P（s）= + ，即傳遞函數的輸入為Xi（s）= + ，則其輸出為Xo（s）= + 。最后我們將輸出進行反拉氏變換即得到了輸出XO（s）關于時間t的關系式xo（t）。

由于在活塞運動的整個過程中，R1、R2、C1、C2的值是不斷變化的，從而系統的傳遞函數是不斷變化的。在對輸出XO（s）進行反拉氏變換時，可以考慮將R1、R2、C1、C2離散后得到某一時刻的特定值，分別分析這些時刻時的輸出值xo（t），最后將分析得到的這些時刻時的輸出值xo（t）綜合起來即得到了活塞運動整個過程的系統輸出xo（t），如圖7所示（實線為計算值，虛線為文獻1數據）。

圖6 輸出燃氣壓力曲線

由圖6可知，在活塞運動的整個過程中，輸出燃氣壓力介于6.4MPa和6.55MPa之間，其相對差為2.3%，這個值很小，說明輸出的燃氣壓力變化很小，即在活塞運動的整個過程中，活塞底部受到的壓力基本上沒有變化，從而保證了活塞運動的穩定性，進而保證了開關接電的安全性和可靠性。計算結果與文獻1數據相比，曲線趨勢是一致的，數值相差0.3MPa以內，相對誤差在5%內，驗證了模型可靠和建模方法可行。

4 結論

本文應用熱力系統流體網絡原理，建立了燃氣動力開關流體網絡模型，并進行了仿真計算，與相關文獻數據進行比較后的結果驗證了本文所建立模型可靠和建模方法可行。

【參考文獻】

[1]王暉，陳荷娟.彈底引信燃氣動力保險開關的啟動特性[J].系統仿真學報，2007，19（21）：4871-4873.

[2]羅志昌.流體網絡理論[M].北京：機械工業出版社，1988.

流體的力學特性范文第5篇

Abstract: Through the introduction of concept of aerodynamics and aerospace technology in modern aerodynamics, the future directions of development of modern aerodynamics and aerospace issues that may be obstacles are analyzed and the technical problems are researched and studied in-depth, which is helpful for our country carrying out deeper aerodynamic research and development.

關鍵詞：空氣動力學；航空航天；發展

Key words: aerodynamics; aeronautics and astronautics; development

中圖分類號：[O355] 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2010）36-0227-01

0引言

空氣動力學是研究物體在同氣體做相對運動時的氣體流動規律、受力特性以及伴隨發證的物理變化，是力學的一個分支。空氣動力學是建立在流體力學的基礎上，伴隨噴氣推進技術和航空工業也逐漸發展起來的一門學科。

今后十年或更長一些時間內，航空航天技術必將有更大發展，正在研制和有可能開始投入研制的航空航天飛行器將主要有：高機動性作戰飛機、無人偵察作戰飛機、武裝直升機、大型高速民航機和軍用運輸機、可重復使用的高超聲速空天飛行器、微型飛行器、地效飛行器、智能控制可變形體飛行器等。上述這些飛行器的研制，對空氣動力學發展提出的許多具有挑戰性的課題，它們一般都涉及高度非定常、非線性、包括物理/化學變化效應，跨越力、熱、電磁多種學科，從微觀到宏觀多種尺度的時/空瞬變流場等，都有很大的難度。空氣動力學涉及的多學科、多目標優化，已成為重要的研究領域。下面給出幾個空氣動力學未來發展需要重點研究的幾項課題。

1湍流理論、渦結構、轉披和分離機制及主動渦控制技術

流動現象大致可以分為層流和湍流兩大類。對層流的研究已經達到了相當成熟的階段，而對湍流的研究則一直進展緩慢。19世紀初人們認為湍流是一種完全不規則的隨機運動，因此，雷諾首創用統計平均方法來描敘湍流運動。1937年泰勒和馮?卡門對湍流下過定義，認為湍流是一種不規則運動，它在流體流過固壁或相鄰不同速度流體層相互流過時產生。后來欣策在此基礎上予以補充，說明湍流的速度、壓強、溫度等量在時間與空間坐標中是隨機變化的。從20世紀70年代初開始，很多人認為湍流并不是完全隨機的運動，而是存在一種可以被檢測和顯示的擬序結構，也稱大渦擬序結構。它的處理與隨機的小渦結構不同，它在切變湍流的脈動生成和發展中起主導作用。但是人們對這個說法仍存在爭議，有人認為這種大尺度結構不屬于湍流的范疇，而有人認為這是湍流的一種表現形式。目前大多數人的觀點是：湍流由各種大小和渦量的渦旋疊加而成，其中最大渦尺度與流動環境密切相關，最小渦尺度則由赫性確定；流體在運動過程中渦旋不斷破碎、合并，流體質點軌跡不斷變化；在某些情況下，流場做完全隨機的運動，在另一些情況下，流場隨機運動與擬序運動并存。

2氣動光學與氣動聲學

氣動光學研究空氣動力流場中密度、溫度、壓力等參數的不均勻變化和脈動特性引起的光線偏折、相位變化等造成的圖像偏移、抖動、模糊、強度衰減以及光波在大氣中傳輸時產生的折射、散射、吸收等現象對光傳播和光學成像影響。

氣動光學對進攻性或防御性高速成像制導武器的目標自動跟蹤和瞄準誤差有重要影響；對空中偵察、照相的影響是引起圖像模糊和定位誤差；對激光武器的影響是引起瞄準誤差以及靶的聚焦能量衰減，最終造成損傷、摧毀作用的減弱。

流場特性預示是氣動光學效應的研究基礎。目前，包括激波、剪切層、噴流、湍流、旋渦運動及其相互干擾作用的各種復雜流場變化以及氣動加熱形成的熱輻射影響預示方法都有自己的局限性，必須進一步深人研究和開發滿足不同需求的高速流場數值預示方法包括雷諾平均NS方程、大渦模擬和直接數值模擬方法的研究，開展化學非平衡/高溫輻射流場的藕合計算方法研究。要大力發展湍流流場試驗測試技術，精確測量流場中的各種湍流平均量和脈動量以及它們的時空分布特征。建立和發展高速流場中氣動力/熱耦合環境下的模擬驗證設備和相應測試手段，進一步探索高溫流場紅外輻射機理及其試驗預測方法。要進一步深人研究目標圖像和光波傳輸特征等基本氣動光學參數的理論計算及數值仿真及氣動光學傳輸效應驗證試驗方法，開展流場控制原理、氣體熱輻射抑制原理及氣動光學效應的校正工作。氣動聲學研究空氣動力流場中噴流、激波、分離流、旋渦、邊界層壓力等脈動引起的噪聲輻射及其他聲學效應。氣動噪聲是決定飛行器結構疲勞動強度和儀器艙噪聲振動環境的主要因素，對物體表面邊界層轉挨和阻力特性也有密切的聯系。主要研究內容包括：湍流邊界層壓力脈動特性和噪聲產生的機理，激波振蕩、分離旋渦、波渦干擾、噴流及其與外部流場的相互作用，物體表面溝槽、空穴、突起物和部件間干擾產生氣動噪聲的機制、理論和數值預測以及試驗研究方法，氣動噪聲的主動、被動控制技術，噪聲抑制機制和降噪原理和方法研究等。

3MAV與低Re數流動

低Re數空氣動力學是微型飛行器研制的基礎。由于微型飛行器尺度小，飛行速度低，對應的R。數范圍為102-104量級。在這樣的低R。數下是層流主導的流動，對流動參數的變化非常敏感，在飛行過程中，微小的參數變化都可能使翼面上出現層流分離，形成很大的分離泡，而且一旦分離就很難再附，氣動特性明顯下降，最大升阻比一般只有3-5左右。在這種條件下，如果按照傳統的氣動理論設計出的微型飛行器，有效載荷能力非常小，很難滿足任務要求。

人們從仿生學研究中得到啟示，鳥類和昆蟲在飛行過程中能夠產生比現有理論預示大得多的有效升力，因此，探討新的高升力機制成為微型飛行器研制中的關鍵氣動力問題之一。因內外在這方面都開展了很多研究，對撲翼、旋翼和其他仿生飛行模式，進行了廣泛的研究，揭示了高升力產生的新機制。微型飛行器面向實用化遇到的另一個重要問題是如何在較大的外界環境干擾(如強風、大氣湍流等)下保持穩定飛行，常規的空氣舵面控制對非常小尺度、低Re數情況，很難提供足夠的控制力，看來，人們也許會從昆蟲和鳥類翅膀在飛行中的柔性變形和對外界擾動的自適應外形變化中得到啟示。此外，已有的分析計算結果已經表明，低Re數情況下，非定常效應起著非常明顯的作用，可以在很大程度上改變流場特性。這些都是有待深入研究的問題。

參考文獻：