【連續區】

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【連續區】

 

continuousregion

 

【辭書名稱】力學名詞辭典

 

我們可以巨觀或微觀方法來研究流體力學問題。

 

在微觀方法上，我們考慮分子運動，而流場之巨觀性質如速度、壓力及溫度等乃是由組成流體之眾多分子之速度統計而得。

 

在標準狀況下，分子數密度為2.6899x1025m-3，分子平均自由徑約為6.1x10-8m。

 

就大部分流體力學問題，流場尺度遠大於分子平均自由徑，如量測流場巨觀性質之儀器探頭約為1mm，在1mm3之空間內便有約2.7x1016個分子，因此由儀器上所量得之訊號乃眾多分子之綜合效果，而隨著時間之演變，及儀器探頭在空間之移動，所量出之訊號常呈連續變化。

 

因此我們可忽略個別分子之運動，而假設流場性質為一空間及時間之連續函數，經由牛頓第二運動定律，導出流體運動可用一組偏微分方程式來描述。

 

至於連續假設之合理與否，端視流場之努生數(knudsennumber)而定，努生數乃分子平均自由徑與流場尺度之比值，當其小於0.1時，連續假設成立，而稱此範圍為連續區。

 

當努生數大於0.1時，我們便不能假設流體為連續體，而須考慮個別分子之運動。

 

就某一分子言，除非其碰到物體邊界或與其他分子相互碰撞，該分子沿直線作等速運動。

 

如與物體邊界碰撞，分子碰撞後之速度由物體邊界之粗糙度及溫度來決定；

 

如與其他分子碰撞，則在適當之假設下，分子碰撞後之速度可按古典力學方法求得。

 

當努生數遠大於1時，分子平均自由徑遠大於流場尺度，則分子在行進很遠的一段距離後，才會與其他分子發生碰撞，因此在分析上我們可忽略分子間之碰撞效應，而在此努生數遠大於1之區域，我們稱為自由分子流區(freemolecularflowregime)。

 

在估算繞地球旋轉之高軌道人造衛星之阻力時，我們可以自由分子流作分析。

 

當努生數介於0.1與1之間時，流場屬滑流區。

 

在滑流區內我們需要考慮個別分子之運動，且不能忽略分子間之相互碰撞，正因為要處理分子碰撞，分析進行不易。

 

當努生數接近於連續區時，前人曾延伸連續區之理論來加以研究，但連續區之無滑移邊界條件則改為滑移邊界條件，因而有滑流區(slipflowregime)之名。

 

近日在處理滑流區之問題上，常採用直接模擬蒙地卡羅計算法(directsimulationMonte-Carlomethod)。

 

在太空工業上，如太空載具在重返大氣圈時即需考慮滑流區之流場。

 

 

轉自:http://edic.nict.gov.tw/cgi-bin/tudic/gsweb.cgi?o=ddictionary