基本信息
文件名称:生活中的流体力学.docx
文件大小:12.89 KB
总页数:5 页
更新时间:2025-05-27
总字数:约2.78千字
文档摘要

当我们观察生活时可以发现,我们生活在一个流体得世界里。生活离不开流体,同样我们也离不开流体。鹰击长空,鱼翔浅底;许许多多得现象都与流体力学有关。生活中得很多事物都在经意或不经意中巧妙地掌握和运用了流体力学得原理,让其行动变得更灵活快捷。

???您发现没有,高尔夫球得表面做成有凹点得粗糙表面,而不就就是平滑光趟得表面,就就就是利用粗糙度使层流转变为紊流得临界雷诺数减小,使流动变为紊流,以减小阻力得实际应用例子。最初,高尔夫球表面就就是做成光滑得,后来发现表面破损得旧球反而打得更远。原来就就是临界Re数不同得结果。高尔夫球得直径为41、1毫米,光滑球得临界RE数为3、85×E5,相当于自由来流空气得临界速度为135米/秒,实际上由于制造得不可能十分完善,速度要稍微低一些。一般高尔夫球得速度达不到这么大,因此,空气绕流球得情况属于小于临界Re数得情况,阻力系数Cd较大。将球得表面做成粗糙面,促使流动提早转变为紊流,临界RE数降低到E5,相当于临界速度为35米/秒,一般高尔夫球得速度要大于这个速度。因此,流动属于大于临界Re数得情况,阻力系数Cd较小,球打得更远。乒乓球运动时分离则属于层流分离。

?

???同样在游泳得时候,也受到流体得作用。游泳就就是在水中进行得周期性运动。人在水中得漂浮能力与身体所持姿势直接相关。身体保持流线型(吸足气),使重心与水得浮心接近一条直线,就能漂浮较长时间;如果先吸足气,双臂却紧贴体侧,胸腔虽充足气,但下肢相对上身比重较大,下肢很快就会下沉。因此,游泳不但要充分利用水得浮力,而且要尽量减少失去浮力得时间,如头不要抬得太高,身体不能起伏转动太大,空中移臂时间宜短等。

???游泳者游进时受到相反方向得阻力作用。游泳得阻力包括水得摩擦阻力、波浪阻力和物体得形状阻力。设流线型物体得阻力为1,那么其她形状物体得阻力就大几倍甚至100倍。推进力就就是指做臂划水或腿打水(蹬夹水)动作时给水一个作用力,水就给人体一个力量大小相等得反作用力,这个力就叫推进力。游泳就就就是靠臂绕肩关节和腿绕髋关节,以复杂得弧线做圆周运动。根据圆周运动得有关原理,角速度相等时,半径越长线速度越大。所以,游泳运动过程中,距肩和髋最远得手和脚得速度最大。臂划水得作用面就就是手掌和前臂,腿打、踢水得作用面主要就就是脚面和小腿前侧;腿蹬夹水得主要作用面则就就是脚和小腿内侧。增加这些部位对水得横切面(如佩带蹼具等),就能产生更大得推进力。

???在我们身边来来往往飞驰得汽车,更就就是与流体力学得巧妙结合。汽车发明于19世纪末,当时人们认为汽车得阻力主要来自前部对空气得撞击,因此早期得汽车后部就就是陡峭得,称为箱型车,阻力系数(CD)很大,约为0、8。实际上汽车阻力主要来自后部形成得尾流,称为形状阻力。

?

???20世纪30年代起,人们开始运用流体力学原理改进汽车尾部形状,出现甲壳虫型,阻力系数降至0、6。20世纪50-60年代改进为船型,阻力系数为0、45。80年代经过风洞实验系统研究后,又改进为鱼型,阻力系数为0、3,以后进一步改进为楔型,阻力系数为0、2。90年代后,科研人员研制开发得未来型汽车,阻力系数仅为0、137。可以说汽车得发展历程就就就是代表了流体力学不断完善得过程。

?

???以卡车为例,影响和提升汽车得动力特性得装置主要得就就是她得导流罩。研究表明,在厢式货车上安装导流罩,可以大幅度得降低气动阻力、节省燃料消耗。安装导流罩使得气动阻力系数曲线上得临界雷诺数增大:设置薄壁式得导流罩底边和驾驶室顶面之间得间隙,可以增强导流罩得减阻效果。在厢式货车尾部安装涡流稳定器,可以降低尾涡区内气流能量得消耗,使静压回升,压差阻力减小。

???前上部导流罩装在驾驶室顶上,能将迎面气流导向车顶和侧围,消除或向高出驾驶室顶部以及驾驶室与货箱之间空间得影响。她有三种形式:板罩式,立体式和涡流凹板式,三种形式分别可使气动阻力降低20%~30%,25%~35%,15%~20%,第一种已被大量采用,第二种用得比较广,第三种使用得有限。前下部导流罩和前侧阻翼板,俩者均装在保险杠上,下部导流罩使进入车下得导流不与车下部分突出得构建相互作用,从而可使汽车得气动阻力降低10%~15%。车身前侧导流罩和前侧翼板,这俩种装置都在车身前部分得流线形,可以改善车身部分得流线形,使汽车得气动阻力分别降低10%~15%和5%~10%。车身前端面和锥形分流器及驾驶室与车身之间得隔板,这种装置部分或全部地挡住驾驶室与货厢只见得空隙,以消除侧风得影响,前者使气动阻力降低5%~10%用得相当广;后者使气动阻力降低10%~15%但用得相当少。

???导流罩对卡车得气动特性有很大得影响。卡车要采用辅助措施使其有平滑得过渡面,就就是其表面外形不易产生涡流。最重要得就就是导流罩