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涡流扩散

指数 涡流扩散

涡流扩散(Eddy diffusion)是因為在大氣或是其他流體系統中,因為渦流產生的扩散作用。在另一個定義中,是因為渦流造成的混合,渦流可以小到紊流中的,也可以大到像海洋環流。 因為大氣中混合的微觀過程太複雜,無法具體的建模,大氣建模者一般都會將大氣的混合視為「渦流」的扩散程序。依此研究方式,各壓力等級的扩散速度會用一個稱為涡流扩散係数(eddy diffusion coefficient)K來建模,涡流扩散係数有時也稱為渦流擴散率(eddy diffusivity),單位m^2 s^).

目录

  1. 5 关系: 空气洋流渦流湍流扩散作用

  2. 流体力学

空气

气是指地球大气层中的气体混合。它主要由78%的氮气、21%氧气、还有1%的稀有气体和杂质组成的混合物。空气的成分不是固定的,随着高度的改变、气压的改变,空气的组成比例也会改变。但是长期以来人们一直认为空气是一种单一的物质,直到后来法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。19世纪末,科学家们又通过大量的实验发现,空气裡还有氦、氩、氙、氖等稀有气体。 在自然状态下空气是无味无臭的。 空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必需。所有动物都需要呼吸氧气,植物利用空气中的二氧化碳进行光合作用,二氧化碳是近乎所有植物的唯一的碳的来源。.

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洋流

洋流亦称海流,是具有相对稳定流速和流向的大规模海水运动。惟有在陸地沿岸,會因潮汐、地形及河水的注入等影響其變化。.

查看 涡流扩散和洋流

渦流

渦流是一個漩渦型的水漩,由反水流的活動形成。絕大多數的渦流,不是很強大。強渦流被稱為Maelstrom,但和渦流是同一個原理,所有有下沉氣流的渦流亦可稱為渦旋(Vortex)。海洋渦流通常是由潮汐引起的,非常小的渦流可以很容易地在浴缸或水槽排水時看到。但這些都和自然形成的渦流性質非常不同。渦流也出現在許多瀑布的下流,著名的例子有尼亞加拉大瀑布。這些渦流相當強,在窄淺的海峽,快速流動的水也會創造強大的渦流,例如日本淡路島與四國島之間鳴門海峽的鳴門漩渦。 在流体力学中,涡流存在一个在r趋近0的区域内像刚体作整体旋转,类似于半径为r0的涡束,通常称为涡核,核外流体流动满足不可压缩流体连续性方程与无旋流动条件。热力学中涡流管也是涡流在生活中的应用。 File:A whirlpool in a glass of water.jpg|在杯中的渦流 File:Niagara_Whirlpool_Spanish_Aero_Car.jpg|尼亞加拉大瀑布下游.

查看 涡流扩散和渦流

湍流

湍流(turbulence),也稱為紊流(大陆地区的旧称),是流体的一种流动状态。当流速很小时,流体分层流动,互不混合,称为层流,或称为片流;逐渐增加流速,流体的流线开始出现波浪状的摆动,摆动的频率及振幅随流速的增加而增加,此种流况称为过渡流;当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,称为湍流,又称为--、扰流或紊流。 这种变化可以用雷诺数来量化。雷诺数较小时,黏滞力对流场的影响大于惯性力,流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减,流体流动稳定,为层流;反之,若雷诺数较大时,惯性力对流场的影响大于黏滞力,流体流动较不稳定,流速的微小变化容易发展、增强,形成紊乱、不规则的湍流流场。 流态转变时的雷诺数值称为临界雷诺数。临界雷诺数与流场的参考尺寸有密切关系。一般管道流雷诺数Re<2100为层流状态,Re>4000为湍流状态,Re=2100~4000为过渡状态。 在管路设计中,湍流比层流需要更高的泵输出功率。而在热交换器或者反应器设计中,湍流反而有利于热传递或者充分混合。 有效地描述湍流的性质,至今仍然是物理学中的一个重大难题。.

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扩散作用

扩散作用是一个基于分子热运动的输运现象,是分子通过布朗运动从高浓度区域向低浓度区域的输运的过程。它是趋向于热平衡态的驰豫过程,是熵驱动的过程。菲克定律是扩散作用的近似描述,实际过程是从高化学势区域向低化学势区域的转移。扩散作用的速率和混合物的浓度梯度一般不太大,因此通常可以用近平衡态热力学理论进行处理。 扩散作用有多种微观解释,较有影响力的是分子动理论的解释和随机行走模型的解释。.

查看 涡流扩散和扩散作用

另见

流体力学

亦称为 涡流扩散系数。