最新生活中的流體力學(xué)

2023年12月12日發(fā)(作者：棘輪機(jī)構(gòu))

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當(dāng)我們觀察生活時可以發(fā)現(xiàn)，我們生活在一個流體的世界里。生活離不開流體，同樣我們也離不開流體。鷹擊長空，魚翔淺底；許許多多的現(xiàn)象都與流體力學(xué)有關(guān)。生活中的很多事物都在經(jīng)意或不經(jīng)意中巧妙地掌握和運用了流體力學(xué)的原理，讓其行動變得更靈活快捷。

你發(fā)現(xiàn)沒有，高爾夫球的表面做成有凹點的粗糙表面，而不是平滑光趟的表面，就是利用粗糙度使層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界雷諾數(shù)減小，使流動變?yōu)槲闪?，以減小阻力的實際應(yīng)用例子。最初，高爾夫球表面是做成光滑的，后來發(fā)現(xiàn)表面破損的舊球反而打的更遠(yuǎn)。原來是臨界Re數(shù)不同的結(jié)果。高爾夫球的直徑為41.1毫米，光滑球的臨界RE數(shù)為3.85×E5，相當(dāng)于自由來流空氣的臨界速度為135米/秒，實際上由于制造得不可能十分完善，速度要稍微低一些。一般高爾夫球的速度達(dá)不到這么大，因此，空氣繞流球的情況屬于小于臨界Re數(shù)的情況，阻力系數(shù)Cd較大。將球的表面做成粗糙面，促使流動提早轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳎R界RE數(shù)降低到E5, 相當(dāng)于臨界速度為35米/秒，一般高爾夫球的速度要大于這個速度。因此，流動屬于大于臨界Re數(shù)的情況，阻力系數(shù)Cd較小，球打得更遠(yuǎn)。乒乓球運動時分離則屬于層流分離。

同樣在游泳的時候，也受到流體的作用。游泳是在水中進(jìn)行的周期性運動。人在水中的漂浮能力與身體所持姿勢直接相關(guān)。身體保持流線型（吸足氣），使重心與水的浮心接近一條直線，就能漂浮較長僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝1 精品好文檔，推薦學(xué)習(xí)交流

時間；如果先吸足氣，雙臂卻緊貼體側(cè)，胸腔雖充足氣，但下肢相對上身比重較大，下肢很快就會下沉。因此，游泳不但要充分利用水的浮力，而且要盡量減少失去浮力的時間，如頭不要抬得太高，身體不能起伏轉(zhuǎn)動太大，空中移臂時間宜短等。

游泳者游進(jìn)時受到相反方向的阻力作用。游泳的阻力包括水的摩擦阻力、波浪阻力和物體的形狀阻力。設(shè)流線型物體的阻力為1，那么其他形狀物體的阻力就大幾倍甚至100倍。推進(jìn)力是指做臂劃水或腿打水（蹬夾水）動作時給水一個作用力，水就給人體一個力量大小相等的反作用力，這個力就叫推進(jìn)力。游泳就是靠臂繞肩關(guān)節(jié)和腿繞髖關(guān)節(jié)，以復(fù)雜的弧線做圓周運動。根據(jù)圓周運動的有關(guān)原理，角速度相等時，半徑越長線速度越大。所以，游泳運動過程中，距肩和髖最遠(yuǎn)的手和腳的速度最大。臂劃水的作用面是手掌和前臂，腿打、踢水的作用面主要是腳面和小腿前側(cè)；腿蹬夾水的主要作用面則是腳和小腿內(nèi)側(cè)。增加這些部位對水的橫切面（如佩帶蹼具等），就能產(chǎn)生更大的推進(jìn)力。

在我們身邊來來往往飛馳的汽車，更是與流體力學(xué)的巧妙結(jié)合。汽車發(fā)明于19世紀(jì)末，當(dāng)時人們認(rèn)為汽車的阻力主要來自前部對空氣的撞擊，因此早期的汽車后部是陡峭的，稱為箱型車，阻力系數(shù)（CD）很大，約為0.8。實際上汽車阻力主要來自后部形成的尾流，稱為形狀阻力。

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20世紀(jì)30年代起，人們開始運用流體力學(xué)原理改進(jìn)汽車尾部形狀，出現(xiàn)甲殼蟲型，阻力系數(shù)降至0.6。20世紀(jì)50－60年代改進(jìn)為船型，阻力系數(shù)為0.45。80年代經(jīng)過風(fēng)洞實驗系統(tǒng)研究后，又改進(jìn)為魚型，阻力系數(shù)為0.3，以后進(jìn)一步改進(jìn)為楔型，阻力系數(shù)為0.2。90年代后，科研人員研制開發(fā)的未來型汽車，阻力系數(shù)僅為0.137。可以說汽車的發(fā)展歷程就是代表了流體力學(xué)不斷完善的過程。

以卡車為例，影響和提升汽車的動力特性的裝置主要的是它的導(dǎo)流罩。研究表明，在廂式貨車上安裝導(dǎo)流罩，可以大幅度的降低氣動阻力、節(jié)省燃料消耗。安裝導(dǎo)流罩使得氣動阻力系數(shù)曲線上的臨界雷諾數(shù)增大:設(shè)置薄壁式的導(dǎo)流罩底邊和駕駛室頂面之間的間隙，可以增強導(dǎo)流罩的減阻效果。在廂式貨車尾部安裝渦流穩(wěn)定器，可以降低尾渦區(qū)內(nèi)氣流能量的消耗，使靜壓回升，壓差阻力減小。

前上部導(dǎo)流罩裝在駕駛室頂上，能將迎面氣流導(dǎo)向車頂和側(cè)圍，消除或向高出駕駛室頂部以及駕駛室與貨箱之間空間的影響。他有三種形式：板罩式，立體式和渦流凹板式，三種形式分別可使氣動阻力降低20%~30%，25%~35%，15%~20%，第一種已被大量采用，第二種用得比較廣，第三種使用的有限。前下部導(dǎo)流罩和前側(cè)阻翼板，倆者均裝在保險杠上，下部導(dǎo)流罩使進(jìn)入車下的導(dǎo)流不與車下部分突出的構(gòu)建相互作用，從而可使汽車的氣動阻力降低僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝3 精品好文檔，推薦學(xué)習(xí)交流

10%~15%。車身前側(cè)導(dǎo)流罩和前側(cè)翼板，這倆種裝置都在車身前部分的流線形，可以改善車身部分的流線形，使汽車的氣動阻力分別降低10%~15%和5%~10%。車身前端面和錐形分流器及駕駛室與車身之間的隔板，這種裝置部分或全部地?fù)踝●{駛室與貨廂只見的空隙，以消除側(cè)風(fēng)的影響，前者使氣動阻力降低5%~10%用得相當(dāng)廣；后者使氣動阻力降低10%~15%但用得相當(dāng)少。

導(dǎo)流罩對卡車的氣動特性有很大的影響。卡車要采用輔助措施使其有平滑的過渡面，是其表面外形不易產(chǎn)生渦流。最重要的是導(dǎo)流罩的處理，應(yīng)由到氣流平順的流過頂蓋。廂式貨車安裝導(dǎo)流罩可使汽車表面的流譜發(fā)生重要變化，流譜的改變可大幅度的減小氣動阻力，對減阻節(jié)能意義重大。

還有一個就是我們常說的飛機(jī)為什么要逆風(fēng)起飛的問題。飛機(jī)逆風(fēng)向起降的原因主要有兩個，一是可縮短飛機(jī)起飛或著陸的滑跑距離，二是較安全。飛機(jī)起飛時，如果有風(fēng)迎面吹來，在相同速度條件下，其獲得的升力就比無風(fēng)或順風(fēng)時大，因而就能較快地離地起飛。迎風(fēng)降落時，就可以借風(fēng)的阻力來減小一些飛機(jī)的速度，使飛機(jī)在著陸后的滑跑距離縮小一些。

機(jī)翼的側(cè)剖面是一個上緣向上拱起，下緣基本平直的形狀。所以氣流吹過機(jī)翼上下表面而且要同時從機(jī)翼前端到達(dá)后端，從上緣經(jīng)過的氣流速度就要比下緣的快（因為上緣弧度大，弧長較長，就是說距離較遠(yuǎn)）。按照物理學(xué)的伯努利方程：同樣是流過某個表面的流體，僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 謝謝4 精品好文檔，推薦學(xué)習(xí)交流

速度快的對這個表面產(chǎn)生的壓強要小。因此就得出機(jī)翼上表面大氣壓強比下表面的要小的結(jié)論，這樣子就產(chǎn)生了升力，升力達(dá)到一定程度飛機(jī)就可以離地而起。根據(jù)公式，L＝Cl*1/2*ρ*V*V*S。 它的意義是：飛機(jī)升力是以下五個量的乘積：

1.升力系數(shù)Cl （那個C表示系數(shù)，l是角碼），它的值和飛機(jī)的迎風(fēng)角度等許多精細(xì)的變量有關(guān)，一般在零點幾。

2.二分之一就是0.5

3.大氣密度ρ （飛機(jī)所在環(huán)境，可以是高空也可以是低空）

4.飛機(jī)相對于周圍大氣速度的平方 V2 （沒有角碼打不出來只能這么表示）

5.機(jī)翼面積 S

這個公式只適用于速度相對慢的飛行，就像常見的大小型客機(jī)飛行，其他飛行器（只要有機(jī)翼）速度不超過一馬赫時基本都可以用，但是像戰(zhàn)機(jī)那種兩三馬赫的大速度飛行就不行了，速度太大的話機(jī)翼表面的空氣會變得有黏性，要考慮到雷諾數(shù)，那時候就另有一個公式了。）

基礎(chǔ)層、創(chuàng)新層知識

1、以下不屬于精選層股票可以使用的交易方式是？

A競價交易 B場外交易

C大宗交易 D特定事項協(xié)議轉(zhuǎn)讓

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2、精選層股票交易可以接受投資者的申報類型不包括？

A限價申報 B本方最優(yōu)市價申報

C定價申報 D最優(yōu)五檔即時成交剩余撤銷

E對手方最優(yōu)市價申報 F最優(yōu)五檔即時成交剩余轉(zhuǎn)限價

3、以下關(guān)于精選層股票競價交易漲跌幅的表述，不正確的是？

A精選層股票競價交易實行20%的漲跌幅限制

B連續(xù)競價成交首日不設(shè)漲跌幅限制

C精選層股票成交首日后，自次一交易日起設(shè)置漲跌幅限制

D價格漲跌幅以內(nèi)的申報為有效申報，超過價格漲跌幅限制的申報為無效申報。

4、精選層限價申報應(yīng)當(dāng)符合的條件，以下表述不正確的是？

A買入申報價格不高于買入基準(zhǔn)價格的105%或買入基準(zhǔn)價格以上是個最小價格變動單位（以孰高為準(zhǔn)）

B買入申報價格不高于買入基準(zhǔn)價格的110%或買入基準(zhǔn)價格以上十個最小價格變動單位（以孰高為準(zhǔn)）

C賣出申報價格不低于賣出基準(zhǔn)價格的95%或賣出基準(zhǔn)價格以下十個最小變動單位（以孰低為準(zhǔn)）

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