流體力學分支及其概述

1、0流體力學分支及其概述流體力學分支及其概述姓名：姓名： 班級：碩班級：碩 5015 學號：學號：2015/12/201目目錄錄流體力學分支流體力學分支.2地球流體力學地球流體力學.2學科的形成.2研究的地球流體運動類型：.2水水動動力學力學.4研究內(nèi)容.5水動力學的應用.6氣氣動動力學力學.7內(nèi)容介紹.7滲流力學滲流力學.9物理物理-化學流體化學流體動動力學力學.11研究對象.11研究內(nèi)容.11等離子體等離子體動動力學和力學和電電磁流體力學磁流體力學.12環(huán)環(huán)境流體力學境流體力學.12生物流生物流變變學學.122流體力學分支流體力學分支流體是氣體和液體的總稱。在人們的生活和生產(chǎn)活動中隨時隨地都

2、可遇到流體。所以流體力學是與人類日常生活和生產(chǎn)事業(yè)密切相關(guān)的。地球流體力學地球流體力學流體力學的一個分支，研究地球以及其他星體上的自然界流體的宏觀運動，著重探討其中大尺度運動的一般規(guī)律。它是 20 世紀 60 年代發(fā)展起來的一個新學科。geophysical fluid dynamics 按字義為地球物理流體力學，由于考慮到地球和自然界還有包含化學反應的許多流動過程也日漸成為這一學科的研究內(nèi)容，故以譯作地球流體力學為宜。另外，這個學科在國際上還有一些別的名稱，其中一個比較流行的是自然流體力學(natural fluid dynamics)。學科的形成學科的形成近百年來，人類對天氣預報、航海和海

3、洋資源開發(fā)的需要不斷增長，大氣大尺度運動和海洋大尺度運動的研究得到了發(fā)展，逐漸形成了大氣動力學和海洋動力學。隨著空間科學技術(shù)的發(fā)展，研究近地空間和其他星體的流體運動已成為現(xiàn)實，而隨著地質(zhì)和地球物理學的發(fā)展，研究地幔運動也成為重要的課題。流體力學的一般原理雖然也適用于上述自然界流體運動，但像天氣系統(tǒng)和大洋環(huán)流等流體運動是由自然界中巨大的能源所推動，其時間尺度和空間尺度都比氣體動力學和水動力學（見液體動力學）等與生產(chǎn)技術(shù)有關(guān)的流體運動的尺度要大得多，而引力、星體的自旋以及能量的交換和轉(zhuǎn)移過程又在其中起著主要作用，因而這些流動具有非常鮮明的特點和共同的基本規(guī)律。研究這些共同的基本規(guī)律能使人類對大氣或

4、海洋等各種具體運動的特點和規(guī)律有深刻的認識。地球流體力學正是在這種背景下逐漸形成的。研究的地球流體運動類型：研究的地球流體運動類型：地球流體運動按空間尺度或性質(zhì)可分為下列數(shù)種類型：重力慣性波、行星波、?？寺鳌⒋髿夂痛笱蟓h(huán)流、渦旋、重力波和對流等。后三者為一般流3體力學所共有，這里不單獨解釋。重力-慣性波。地球流體的一種基本運動形式，由重力和科里奧利力共同作用所形成。相速（見波）遠大于流速。若波長較短，則科里奧利力影響極小，與通常分層流動中的重力波無異。若波長較長，特別是和地球（或別的行星）同量級時，科里奧利力影響明顯，則波的相速和結(jié)構(gòu)都與重力波明顯不同。行星波。地球的大氣運動、海洋運動和其他

5、行星大氣大尺度運動的最明顯和最重要的形式，流場彎曲如波狀，波長大都與行星半徑同量級（在洋流中波長較短） ，因而得名。又稱羅斯比 - 阿爾文波或羅斯比波。行星波與大型天氣系統(tǒng)密切相關(guān)，又是大氣環(huán)流或大洋環(huán)流的主要組成部分，故為大氣動力學、海洋動力學和地球流體力學的主要研究對象。行星波的相速和流速同量級，渦量遠大于散度，故又稱渦旋波。其產(chǎn)生機制是行星表面各處的科里奧利參數(shù)不均勻，即行星大氣渦量的地面法向分量存在梯度，從而使流體微團在運動過程中改變其相對渦量，形成波動。事實上，若 =0，和式（1）相應的線性方程除有重力波解外，還有定常的渦旋場解。若 0，則渦旋場為非定常，成為渦旋波；且忽略二維可壓縮

6、性（取二維散度為零）時，它也存在；能量來源于流體運動自身的慣性，故又稱為慣性波。?？寺?。行星邊界層內(nèi)的流動。其主要特征是流體速度水平分量沿高度呈螺線變化，稱埃克曼螺線。這是由于層內(nèi)流體速度因粘性力作用而減小，使科里奧利力與壓強梯度、重力之間失去平衡的結(jié)果。?？寺鞒０橛秀U直速度，稱?？寺槲?，影響行星邊界層外的大尺度運動。大氣環(huán)流。大氣中各種大尺度運動的全體組成的具有最大空間尺度的運動。已發(fā)現(xiàn)兩種非常不同的大氣環(huán)流型：a羅斯比環(huán)流型由明顯的行星波組成的非軸對稱的大氣環(huán)流型，為紀念闡明行星波的羅斯比而命名。地球大氣環(huán)流即屬此型。b哈得萊環(huán)流型大氣環(huán)流表現(xiàn)為對星體自旋軸對稱和準對稱的大氣環(huán)流型。

7、由 G.哈得萊首先闡明，故名。木星大氣環(huán)流即屬此型。大氣環(huán)流型主要取決于星體自轉(zhuǎn)角速度 以及星體大氣受太陽輻射而造成極地和赤道之間的溫差|T|。若大氣加熱呈軸對稱分布而星體不自轉(zhuǎn)，則熱量交換取純對流形式，即熱氣反抗重力作用而上升，冷氣下沉且從底層流向暖4區(qū)，此即純哈得萊環(huán)流型。但若星體自轉(zhuǎn)，則在科里奧利力作用下，大氣運動中沿子午圈的速度分量 v 產(chǎn)生沿緯圈上的速度分量 v。 和|v|愈大，則|v|愈大。大到一定程度后，由這種軸對稱運動所導致的熱量沿子午圈的流量過小，積集起來的熱量由非軸對稱的水平方向的運動來輸送，形成明顯的行星波，大氣環(huán)流變?yōu)榱_斯比環(huán)流型。故當 和|T|為中等大小時，大氣環(huán)流為

8、羅斯比環(huán)流型。但若|T|固定而 增到一定程度，或 固定而|T|增加過大，則|v|過大，軸對稱環(huán)流又占主要地位，轉(zhuǎn)變?yōu)楣萌R環(huán)流型。人類經(jīng)歷了兩百多年的研究，特別是最近三十年通過旋轉(zhuǎn)圓盤內(nèi)流體運動的模擬實驗以及相應的理論分析才最后弄清上述機理，這對認識大氣環(huán)流的本質(zhì)有很重要的意義。若大氣環(huán)流為羅斯比環(huán)流型，則在一些緯度帶內(nèi)，暖氣下沉，冷氣上升，和哈得萊環(huán)流型的情況相反。這些地帶的子午圈環(huán)流稱為反哈得萊環(huán)流。地球大氣在中緯度地區(qū)即屬此情況。大洋環(huán)流。地球上海洋中各種大尺度運動的全體組成的最大空間尺度的運動。大洋環(huán)流和大氣環(huán)流有許多共性，但海岸的幾何約束對洋流有明顯影響，使其具有特點。最簡單的一種大

9、洋環(huán)流模式是慣性洋流。在這種模式中，風應力、科里奧利力和慣性力三者互相平衡。在開闊洋面上，洋流為風應力所驅(qū)動，然后受慣性力作用流向海岸地帶，科里奧利力隨緯度的變化使向西流動的洋流加速，稱西向強化現(xiàn)象；子午線走向的海岸的幾何約束，使洋流轉(zhuǎn)而流向高緯地區(qū)并強化（北向強化現(xiàn)象） 。這是大西洋灣流和太平洋暖流（即黑潮）的顯著特點。地球流體運動也常按科里奧利力影響的程度分為準地轉(zhuǎn)運動和非地轉(zhuǎn)運動兩大類：準地轉(zhuǎn)運動。滿足 Ro1 和 Ek1 的運動。在這類運動中，重力、壓強梯度力和科里奧利力三者幾乎平衡，且運動為準水平的，沿重力方向的速度分量很小。大氣和海洋環(huán)流、行星波以及大尺度渦旋屬于準地轉(zhuǎn)運動，是地球

10、流體大尺度運動的主要類型。非地轉(zhuǎn)運動。除準地轉(zhuǎn)運動外的地球流體運動。在這類運動中，重力、壓強梯度力和科里奧利力三者不處于幾乎平衡狀態(tài)。在自由流體中，Ro 1 不成立。重力-慣性波、重力波、對流、尺度較小的強渦旋和埃克曼流屬于非地轉(zhuǎn)5運動。水動力學水動力學研究水及其他液體的運動規(guī)律及其與邊界相互作用的學科，又稱水動力學。液體動力學和氣體動力學組成流體動力學。人類很早就開始研究水的靜止和運動的規(guī)律，這些規(guī)律也可適用于其他液體和低速運動的空氣。20 世紀以來，隨著航空、航天、航海、水能、采油、醫(yī)學等部門的發(fā)展，與流體動力學相結(jié)合的邊緣學科不斷出現(xiàn)并充實了液體動力學的內(nèi)容。液體動力學研究的方法有現(xiàn)場觀

11、測、實驗模擬、理論分析和數(shù)值計算。研究內(nèi)容研究內(nèi)容液體運動受兩個主要方面的影響：一是液體本身的特性；另一是約束液體運動的邊界特性。根據(jù)這些特性的改變，液體動力學的主要研究內(nèi)容有：理想液體運動理想液體運動可忽略粘性的液體稱為理想液體。根據(jù)普朗特的邊界層理論，在邊界層以外的區(qū)域中，粘性力可以不予考慮，因此理想液體的運動規(guī)律在特定條件下仍可應用。在普朗特以前，在這一領(lǐng)域曾進行過很多研究(見有環(huán)量的無旋運動，拉普拉斯無旋運動)。液體的壓縮性很小；只有在幾種情況下，如管道中的水擊、水中聲波、激波傳播等，才要考慮液體的可壓縮性。粘性液體運動粘性液體運動有些液體（如潤滑油）的粘性很大，分析這些液體流動狀態(tài)時

12、必須予以考慮(見潤滑理論,斯托克斯流動） 。另外，分析船舶的摩擦阻力、邊界層和波浪間的干擾、船舶和潛體的尾流等都必須考慮液體的粘性。空化空化液體流經(jīng)壓力足夠低的區(qū)域時，就會氣化并在液體內(nèi)部或液固交界面上形成空泡。水中常含有直徑從幾十到幾百微米的氣泡（稱為氣核） ，有氣核存在才會發(fā)生空化。空泡的潰滅產(chǎn)生沖擊，引起邊壁材料的剝蝕和破壞（見空蝕） 。多相流多相流挾有固體顆粒、摻有氣泡或兼有兩者的液體流動稱為多相流。最常見的有河道中的含沙水流（見泥沙運動） ；其次是摻氣水流和發(fā)生空化后帶有空泡的液體流動(見空泡流理論)。氣核能影響聲波的傳播，當水中所含的氣核與水的體積比大于 10-3 時,水中聲速就會

13、小于空氣中的聲速(純水中的聲速約為空氣聲速的五倍)。6非牛頓流體流動非牛頓流體流動有些液體（如含沙量高的水）的剪應力和剪切變形速率不成線性關(guān)系，這些液體屬于非牛頓流體。加入高分子聚合物的水也是非牛頓流體，這種流體對在其中運動的物體的阻力低得多（見非牛頓流體力學） 。自由表面流動自由表面流動液體流動的部分邊界可以是液體和空氣的分界面，沿這一部分邊界的壓力接近常數(shù)。河道、渠道、海洋流動皆屬于這一類型，稱為無壓流。自由表面流動的范圍很廣，包括明槽流、河道非定常流、波浪運動等（見液體自由表面波） 。由于造船工程、水利工程的需要，自由表面流動的研究工作早已開始。海洋工程的發(fā)展，對這方面的研究又提出新的要

14、求（見海洋結(jié)構(gòu)物水動力學） 。有時由于在液體流動區(qū)域中形成空腔而有局部和氣體接觸的自由表面，如魚雷、導彈在水中運動時引起空化而形成的空腔、從空中進入水中時帶入空氣而形成的空腔、以及為了防止空蝕通入空氣而形成的空腔等皆是（見空化，出水，入水） 。壓力流壓力流液體四周都受固體邊壁約束的流動稱為壓力流，又稱滿管流。水力機械和船舶螺旋槳的旋轉(zhuǎn)葉片間的流動也是壓力流。早期為了計算供水系統(tǒng)的流量分配而開始研究管流的特性。壓力管道常和水力機械相連，因而出現(xiàn)彈性振動和水擊問題。兩層或多層密度不相同的液體可以形成分層流。密度差可以是由于液體不同(如水和石油)所引起，也可以是由于含鹽、含沙量不同，或溫度不同所引起

15、。在石油開采，海水浸入，潛艇航行，水庫排沙，電站冷卻水的研究中，分層流是很重要的課題（見壓力流，異重流，旋轉(zhuǎn)流體和分層流體流動） 。水彈性問題水彈性問題液體流過固體邊壁，在某些條件下可以引起邊壁的振動，邊壁振動又反過來改變流動特性。研究液體、水和固體邊壁相互作用的理論，稱為水彈性理論。水動力學的應用水動力學的應用液體動力學是一門應用科學，所研究的課題皆來自生產(chǎn)實踐，與工程技術(shù)密切相關(guān)，主要應用領(lǐng)域如下：水利和水電工程水利和水電工程是歷史最久的工程科學之一。防洪工程中需要決定防洪庫容、泄洪容量、堤頂高程等數(shù)據(jù)；洪水預報需要知道洪水運行規(guī)律；工業(yè)發(fā)展必須防止對河流的污染，這些問題都能從明槽水流的研

16、究中得到解決。通過7高壩下泄的摻氣水流具有很大的動能，會引起沖刷；多沙河流的河道、河口以及水庫的淤積，可能影響航道或使已建的工程喪失作用，這些問題可通過對泥沙運動的研究獲得解決辦法。建造水力發(fā)電站和抽水工程時，需要研究水力機械的出力、發(fā)生振動的條件、啟閉過程中的特性變化，主要防止或減少空蝕破壞。這些方面都是水動力學的研究內(nèi)容。造船工程造船工程由于造船技術(shù)的需要，古代已對船舶力學有一定的認識。船舶勻速前進和加速前進所遇到的阻力以及航行時的安全性，始終是造船工程中最重要的問題。長期以來研究的螺旋槳出力、興波阻力、附連質(zhì)量、適航性等都是為了解決這些問題的。造船技術(shù)的革新，水翼船、氣墊船的出現(xiàn)（見水翼

17、，氣墊） ，對水動力學提出更高的要求。在水中高速運行的水翼、魚雷等產(chǎn)生的空泡流，快艇、賽艇、水上飛機的浮舟在水面上的滑行，船舶、閘門、管道等彈性體的振動，水面艦船、潛艇、魚雷等所產(chǎn)生的水動力噪聲等都是水動力學的重要研究課題。近代武器近代武器潛艇、魚雷、反潛導彈等是和水動力學研究密切相關(guān)的武器。水下發(fā)射引起出水的研究；魚雷、反潛導彈、航天飛船的儀器艙和座艙的入水引起撞水和入水的研究。其他其他機械工程中的潤滑和液壓傳動，核電站工程中的水氣二相流，海岸工程中所關(guān)心的潮流，海上采油工程中所重視的波浪問題等，皆是液體動力學的研究課題。氣動力學氣動力學20 世紀初世界上第一架飛機出現(xiàn)以來，飛機和其他各種飛

18、行器得到迅速發(fā)展。20 世紀 50 年代開始的航天飛行使人類的活動范圍擴展到其他星球和銀河系。航空航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展是同流體力學的分支學科空氣動力學和氣體動力學的發(fā)展緊密相連的。這些學科是流體力學中最活躍、最富有成果的領(lǐng)域。內(nèi)容介紹內(nèi)容介紹空氣動力學在傳統(tǒng)上研究氣體的熱力學狀態(tài)和與海平面標準大氣條件相差不多的流動。這時氣體的壓力、溫度和密度的關(guān)系遵循完全氣體狀態(tài)方程，氣8體的其他性質(zhì)如比熱、粘性、導熱率等都假定為常數(shù)。而在氣動熱力學中，它們不再是常數(shù)，在許多情況下作為單一完全氣體狀態(tài)方程已不再適用。氣體的流動性質(zhì)依賴于它的溫度和成分，在分析高溫或氣體成分有變化的流動時，須同時考慮熱力和動力現(xiàn)象

19、。氣動熱力學是發(fā)展中的邊緣學科，它把空氣動力學與熱力學、物理力學、化學動力學和電磁學結(jié)合起來。高速邊界層的傳熱和傳質(zhì)高速邊界層的傳熱和傳質(zhì) 高速運動的氣流在邊界層內(nèi)被物體滯留，氣體動能轉(zhuǎn)化為熱能，被減速的部分氣體溫度劇增到遠高于物面溫度值，因而熱量傳入物體。除氣流速度外，氣流成分和化學狀態(tài)、物體的形狀、材料和表面光滑程度、邊界層流態(tài)和質(zhì)量傳遞都會影響邊界層傳熱。一般來說，湍流熱流比層流熱流大得多，粗糙表面的熱流也比光滑表面大。再入大氣層的飛行器表面和火箭發(fā)動機內(nèi)壁，常采用燒蝕或發(fā)汗冷卻等防熱方法（見燒蝕防熱）。在惡劣天氣條件下，再入彈頭的天氣侵蝕和固體火箭發(fā)動機噴管中流動，還涉及兩相流中復雜的

20、傳熱傳質(zhì)問題。燒蝕與流場的耦合影響燒蝕與流場的耦合影響燒蝕、侵蝕引起的外形變化和質(zhì)量注入邊界層,都會影響再入彈頭的氣動性能,特別是由不對稱端頭外形產(chǎn)生的小的不對稱氣動力和彈頭加工造成的質(zhì)量和慣量的不對稱，合在一起可能導致彈頭發(fā)生滾動共振，由于迎角劇增而毀壞，或發(fā)生滾速過零造成較大的落點散布。在確定燒蝕外形時還需要考慮激波形狀、壓力分布、邊界層轉(zhuǎn)捩、表面粗糙度和質(zhì)量注入等因素。真實氣體效應真實氣體效應在室溫下氣體分子只能進行平移和轉(zhuǎn)動運動，隨著溫度增加，開始出現(xiàn)振動，最后分子內(nèi)部的約束被破壞而分解，而在更高的溫度下將出現(xiàn)電離現(xiàn)象。這些過程從發(fā)生到新的平衡以及組元之間的化學反應,都需要一定的時間,

21、稱為松弛時間。根據(jù)氣體運動的宏觀特征時間與松弛時間之比的三種情況（很大、接近于 1 和很?。?可將流動分成平衡流動、非平衡流動和凍結(jié)流動。對于凍結(jié)流動氣體的特性與完全氣體一樣。非完全氣體的狀態(tài)參數(shù)可根據(jù)物理力學進行計算，對于平衡狀態(tài)的熱力學參數(shù)，已有不少可用的氣體熱力性質(zhì)表。對于非平衡流動，必須計及全部可能的組元，因而與一切可能的化學過程和起主導作用的反應速率有關(guān)。真實氣體效應不僅對傳熱有顯著的影響，而且對于具有復雜外形的航天飛機的俯仰力矩也有明顯的影響。另外，在高溫運行的風洞氣流中，也常出現(xiàn)非平衡流動。9電磁效應電磁效應 氣體分子在高溫下被電離成等離子體，在再入飛行器周圍形成等離子鞘套。當電

22、磁波的頻率小于等離子體頻率時,電磁波被界面反射而不能穿過,從而出現(xiàn)通信中斷現(xiàn)象，稱為黑障。已經(jīng)證實，燒蝕產(chǎn)物將增加鞘套中的電子密度。所以必須在氣動外形和材料等方面采取有效的措施以降低電子密度。為了有效地識別和跟蹤再入飛行器，必須研究等離子鞘套和尾跡的電磁特性及其對雷達波傳播的影響。其中，要確定的最重要的參數(shù)是電子密度值和碰撞頻率隨時間和向后距離的衰減速率。輻射效應輻射效應 進入其他行星大氣層的飛行器的飛行速度很高，如木星探測器的速度高達 48 公里/秒,因而在高溫氣體的傳熱中輻射傳熱成為主要的因素。其他行星的大氣組成與地球完全不同，如金星、火星的大氣大部分都是二氧化碳。氣體組成的變化對于對流傳

23、熱的影響不大，但對輻射傳熱的影響卻很大。輻射性能的基本數(shù)據(jù)，已能在激波管實驗的基礎(chǔ)上根據(jù)分子和原子的光譜數(shù)據(jù)和物理模型計算出來，然后再根據(jù)這些數(shù)據(jù)和氣體的成分及狀態(tài)參數(shù)估算出輻射傳熱。發(fā)動機氣動熱力學發(fā)動機氣動熱力學對于噴氣發(fā)動機，氣動熱力學需要解決的問題是：由高溫氣體分解而引起的進氣道能量損失；高溫葉柵繞流和對葉片的傳熱；燃料和氧化劑的擴散和混合；具有復雜化學反應和高湍流度的燃燒火焰的穩(wěn)定性；具有燃燒產(chǎn)物的高溫高壓氣體在噴管中膨脹過程的效率；高溫氣體對噴管特別是喉道附近的傳熱。滲流力學滲流力學石油和天然氣的開采，地下水的開發(fā)利用，要求人們了解流體在多孔或縫隙介質(zhì)中的運動，這是流體力學分支之一

24、滲流力學研究的主要對象。滲流力學還涉及土壤鹽堿化的防治，化工中的濃縮、分離和多孔過濾，燃燒室的冷卻等技術(shù)問題。滲流力學當前比較成熟的內(nèi)容有單相滲流理論、多相滲流理論、雙重介質(zhì)滲流理論、滲流基本定律和多孔介質(zhì)理論。單相滲流理論包括液體滲流理論、帶自由面滲流理論，氣體滲流理論。當具有不同物理性質(zhì)的多種流體在多孔介質(zhì)內(nèi)混流時，稱為多相滲流。多相滲流理論與許多工程技術(shù)有密切關(guān)系。例如，油層內(nèi)的流動大多是油、氣、水多相滲流，非飽水土中的滲流是水和氣的多相10滲流；在地熱開發(fā)過程中也存在熱水和氣的多相滲流。迄今比較成熟的多相滲流理論為混氣液體滲流理論、二相液體滲流理論和非飽水土滲流理論?，F(xiàn)就以上內(nèi)容分述于

25、下：液體滲流理論液體滲流理論 研究承壓條件下均質(zhì)液體的滲流規(guī)律（見液體滲流）。根據(jù)是否考慮多孔介質(zhì)和流體的彈性又分為彈性滲流和剛性滲流。早期的地下水和石油開發(fā)工程以及水工建筑等工程都需要了解地下液體滲流規(guī)律和計算方法，剛性滲流理論因而得到發(fā)展。以后發(fā)現(xiàn)地層巖石和液體的彈性對流體運動和生產(chǎn)狀況產(chǎn)生不可忽視的影響，彈性滲流理論得到不斷發(fā)展。帶自由面滲流理論帶自由面滲流理論 研究非承壓條件下均質(zhì)液體的滲流規(guī)律。當液體的最上部不受隔水頂板的限制，存在一個其上任意一點的壓強為大氣壓強的自由液面時，多孔介質(zhì)中的液體流動稱帶自由面滲流或無壓滲流。含水層中的潛水向開采井方向匯集，河道或水庫里的水透過河堤或土壩

26、向下游滲流以及石油在地層中向生產(chǎn)井自由滲流等均屬無壓滲流。水文地質(zhì)。水利工程和石油開采等生產(chǎn)部門的需要，促使無壓滲流理論不斷發(fā)展。氣體滲流理論氣體滲流理論 研究氣體在多孔介質(zhì)中的流動規(guī)律。氣體的組成可能是單一的，也可能是組分恒定的多組分混合物。氣體滲流理論的出現(xiàn)是由于天然氣開采等工程的需要。氣體滲流具有壓縮性特強、滲流定律非線性、滲流過程非等溫性以及存在滑脫效應等特點，是比較復雜的滲流問題?；鞖庖后w滲流理論混氣液體滲流理論 研究相互摻混的液體與氣體在多孔介質(zhì)中的運動規(guī)律（見混氣液體滲流）?；鞖庖旱囊后w為連續(xù)相，氣體為離散相。這一理論是低于飽和壓力下開發(fā)油田的理論基礎(chǔ)，也是地下熱能開發(fā)工業(yè)和與土

27、壤水運動有關(guān)的部門所需要的理論。二相液體滲流理淪二相液體滲流理淪 研究一相液體驅(qū)替另一相不同前者混溶的液體的流動規(guī)律（見二相液體滲流）。這一理論是天然水力驅(qū)動油田的開發(fā)工程和廣泛應用的人工注水開發(fā)油田技術(shù)的理論基礎(chǔ)。非飽水土滲流理淪非飽水土滲流理淪 研究土壤孔隙未被水充滿的條件下的流體運動規(guī)律。灌溉排水條件下或作物根系吸水作用下的土壤水運動，入滲、蒸發(fā)和地下水位變動條件下潛水面以上土層（包氣帶）內(nèi)的水分運動均屬非飽水土滲流。這一理論是農(nóng)田水利和水文地質(zhì)等部門的一項理論基礎(chǔ)。11雙重介質(zhì)滲流理論雙重介質(zhì)滲流理論 研究流體在裂縫孔隙介質(zhì)中的運動規(guī)律（見雙重介質(zhì)滲流）。雙重介質(zhì)系由裂縫系統(tǒng)和巖塊孔隙

28、系統(tǒng)組成的特殊多孔介質(zhì)。雙重介質(zhì)滲流理論的建立主要是由于在世界范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)和開發(fā)一系列裂縫性油氣田，它是這種類型的油田、天然氣田和地下水層的儲量計算和臺理開發(fā)的理論基礎(chǔ)。滲流基本定律滲流基本定律 描述流體在多孔介質(zhì)內(nèi)運動的基本規(guī)律，亦即滲流過程的宏觀統(tǒng)計規(guī)律。它是研究滲流力學的基礎(chǔ)。在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，牛頓流體在不可變形多孔介質(zhì)內(nèi)的運動遵循達西滲流定律。多孔介質(zhì)理論多孔介質(zhì)理論 滲流是多孔介質(zhì)內(nèi)的流體運動，研究滲流力學涉及的多孔介質(zhì)的物理力學性質(zhì)的理論就成為滲流力學的基本組成部分。多孔介質(zhì)理論包括多孔介質(zhì)的孔隙率、潤濕性，毛細管壓力和滲透率等內(nèi)容。物理物理-化學流體動力學化學流體動力學燃燒煤、

29、石油、天然氣等，可以得到熱能來推動機械或作其他用途。燃燒離不開氣體。這是有化學反應和熱能變化的流體力學問題，是物理-化學流體動力學的內(nèi)容之一。爆炸是猛烈的瞬間能量變化和傳遞過程，涉及氣體動力學，從而形成了爆炸力學。研究對象研究對象一般是在有限空間內(nèi)的、除壓差外還常涉及其他的物理推動力（如濃度差、溫度差、表面張力和電場力等）或化學推動力的流動體系。這些流體在本質(zhì)上有牛頓型流體和非牛頓型流體；在組成上有小分子、高分子、離子、游離基；在混合態(tài)上有微觀流體和宏觀流體；在表面形態(tài)上有氣泡、液滴、固體顆粒懸浮體、乳濁液、射流、毛細流以及各種多相流（如氣-液二相流、氣-固二相流、液-液二相流、液-固二相流及氣-液-固三相流）等；在流動模式上有理想流動和各種非理想流動；流體在流動過程中可能伴隨有熱交換和質(zhì)量交換或化學反應，這些就構(gòu)成了物理-化學流體動力學研究對象的廣泛性和復雜性，也就是本學科與傳統(tǒng)的流體力學不同之處。研究內(nèi)容研究內(nèi)容物理-化學流體動力學正在迅速發(fā)展之中，它的體系和范疇尚未最后定型，12但從國際物理-化學流體動力學歷屆會議和專門期刊對文章的分類來看，物理-化學流體動力學研究內(nèi)容可作如下分類：分散體系的流動 包括氣泡、液滴在另一連續(xù)介質(zhì)中的運動，氣泡和液滴的破裂和聚并，固體粒子流態(tài)化，乳濁液與懸浮液的流動和穩(wěn)定性