科學普及

理想流體模型介紹

  如前所述,實際流體都是具有黏性的,都是黏性流體。不具有黏性的流體稱為理想流體,這是客觀世界上並不存在的一種假想的流體。在流體力學中引入理想流體的假設,是因為在實際流體的黏性作用表現不出來的場合(像在靜止流體中或勻速直線流動的流體中)完全可以把實際流體當理想流體來處理。

  在許多場合,想求得黏性流體流動的精確解是很困難的。對某些黏性不起主要作用的問題先不計黏性的影響,使問題的分析大為簡化,從而有利於掌握流體流動的基本規律。如水波在河中傳播時,在較長的距離上,仍不消衰。大氣在高空中運動時,長驅直入常常跨越數千公裏,這表明在這類流動中,黏性並不起主要作用,因此將其黏性略去,以便可以分析簡便且能得到其主要的運動規律。至於黏性的影響,則可根據試驗引進必要的修正系數,討論由理想流體得出的流動規律加以修正。此外,即使是對於黏性為主要影響因素的實際流動問題,先研究不計黏性影響的理想流體的流動,而後引人黏性影響,再研究黏性流體流動的更為複雜的情況,也是符合認識事物由簡到繁的規律的。基於以上諸點,在流體力學中先研究理想流體的流動,後研究黏性流體的流動。

  釆用理想流體流動模型,就形成了理想流體力學理論。這一理論在解釋很多實際問題如機翼升力、誘導阻力等方面,起到了重要的作用,但它不能解釋物體在流體中運動的阻力及管道和渠道中壓力等一類重要問題。對這類問題,理想流體流動模型與實際流體有較大差距。

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