简介:临近空间位于航天器人轨与返回的必经区域,也是临近空间髙超声速飞行器长航时飞行空域,空间环境的特殊性决定了飞行器在穿越时必须考虑稀薄大气环境对飞行器气动力防隔热通讯及控制的影响.Boltzmann方程作为描述气体分子速度分布函数演化规律的微分一积分形式,在一定条件下能够描述从自由分子流到连续流全流域流动现象.作为Boltzmann方程的宏观表达形式,矩方程这一经典流体力学方程形式涵盖了Euler方程N-S方程Burnett方程SuperBumett方程及近年来发展的广义流体力学方程一非线性本构关系模型等.由于成熟的CFD数值计算理论及有限矩方程较髙的计算效率,滑移过渡流矩方法相比粒子仿真与Boltzmann模型方程方法具有十分显著的优势和巨大的工程应用潜力.因此,对近年来传统及新型矩方法研究所取得的进展进行归纳总结,并针对关键科学问题开展理论与数值计算方法研究,具有十分重要的理论与工程应用价值.
简介:动力学是高中物理课的重点内容,其综合性较强,学习难度较大。为了使学生较好地消化吸收这部分内容,有必要进行系统地综合训练。第一,将牛顿三定律、平衡力、动能、动能定理、机械能守恒定律、动量、动量定理、动量守恒定律等内容制成如下表所示的幻灯片,教师通过幻灯片表格的分析,引导学生记住牛顿三定律的内容,牛顿第三定律中的作用力与反作用力同一对平衡力的区别与联系,动能与动量、动能定理与动量定理、机械能守恒定律与动量守恒定律的区别、表达式的异同及应用中的注意事项等。第二、教师讲解两个综合性较强的典型例题(幻灯片打出例题,引导学生分析题意,在黑板上板书解题过程)例题1:物体从倾角为300、长1m的光滑斜面的顶端滑下后,继续在水平面上运动,如果物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,求物体停止时,在水平面上移动的距离是多少。(第一阶段斜面无摩擦下滑,利用机械能守恒定律求出滑到斜面底端时的速度v0;第二阶段水平面上的减速运动,利用牛顿第二定律F=ma及运动学公式vt2-v02=2as)例题2:一棵以30m/s的速度在空中飞行的手榴弹,其质量为2kg,爆炸后分成质量之比为2:1的大小两块弹片,已知大块弹片以200m/s的速度沿原方向飞行...
简介:受壁面作用和稀薄效应等的影响,微纳尺度通道内的气体流动有别于宏观流动现象.采用分子动力学方法,研究纳米通道中气体的Poiseuille流动,主要对通道内气体黏度特性进行了分析.利用牛顿粘性定律,定义了气体的当地等效黏度.根据模拟结果,可将纳米通道内气体划分为中心区和近壁区两个部分,中心区气体当地黏度与宏观黏度一致,但是在近壁面区,气体受到壁面原子的作用,气体的当地黏度小于宏观黏度值.研究发现:1)不同的气体密度、流固作用势能以及温度下,通道中心区域的气体当地等效黏度均符合对应温度和压强条件下的气体宏观实测黏度值;2)在纳米尺度气体流动中,气体密度越小,稀薄程度越高,气体偏离热力学平衡态越远,所以壁面对气体等效黏度的影响随密度的减少而增大,壁面影响厚度也随之增大;3)气体黏度的壁面影响厚度在10nm量级,该厚度不随温度和流固作用势能的变化而变化,但是密度越小,壁面影响厚度越大.
简介:纳米孔隙内气体流动的理论预测对气体微流控器件的设计和制造具有重要的理论指导作用,文章采用分子动力学方法研究了氮气、氧气和二氧化碳混合气体在平行壁纳米孔隙内的剪切流动特性和边界滑移特性.研究结果表明:随着加入二氧化碳比例的不断增加,混合气体滑移速度不断增大,并且当二氧化碳的比例低于20%时,混合气体流动速度沿孔隙宽度方向呈线性分布;而当比例达到40%后,其速度轮廓将呈现非线性趋势.当二氧化碳所占比例为20%时,随着孔隙宽度的增加,混合气体的整体边界滑移随之减小.探究了混合气体密度和气-固耦合强度对混合气体流动及边界滑移的影响机理.发现随着混合气体密度的减小,气流边界滑移增大;随着气-固界面耦合强度的增强,边界气体分子易被吸附而出现黏滑运动,气体分子在边界处的积聚现象增强,剪切应变率增大,边界滑移减小.