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和面与揉面有什么学问？: 热度 1 yangxintie1 2018-4-15 01:42; 有篇文章讲了做面条的力学原理，很详细讲解了擀面过程力学原理，但是和面揉面里面没有讲透，和面和揉面的时候，有三点要害: 第一要摻水量要合适，具体我就不多说了，看吃什么样的面，硬还是软. 第二是和面要有一定的劲道，要下力气，不能太慢腾腾的了，不出力气. 第三，和面要向一个方向，不能来回揉，要揉到一定程度。这三个指标牵涉到小雷诺数流动的三个要素，第一摻水量是控制运动粘性系数这个指标，第二是控制速度，第三是控制了各层相对位移的长度，这三个物理量，可以形成一个无量纲量，就是速度乘以长度除以运动粘性系得到的数，这个数叫做雷诺数，这个数必须超过一定的值以后，面才能说是揉好了，也就是揉的面层流到湍流发生一定的变化，必须提高面团流动变形的雷诺数！雷诺数高了，揉得湍流度高的面就均匀，如果是层流面，一扯开，还可以看到各层都没有搅拌匀，还是成层层的；所以在和面的时候，水要适当，力道要大，变形速度要快，变化距离要长，也就是揉的时候要提高面团流体流动的雷诺数，这样才能出好面。实际上，不仅揉面是这样，做砖也是这样，有一个工厂抄了一个制砖机，仿制，但是由山西的沙土迁到云南的红土，粘性高了，电力不足，转速低了，而且设计师为了砖机保险和结实设计了一个很粗的挤料螺旋的轴，铸造的时候又把螺旋桨的根部套筒铸造的厚了一点，整个制砖机阻力特别大，龙口憋住出料流速更低，结果泥胚浆料出料速度很低，表面上一点看不出来砖坯有什么不一样的，干了也看不出来，请湖南师傅来烧砖，砖烧出来，那些烧砖师傅都哭了，所有的砖里面都有纹路，就是原来层流流动的流线，流动的泥胚内部构造是一片一片的，互相没有搅拌掺混，一烧结，一收缩，就现原形了，那些层流砖强度不够，手掌一挥，就砍成两半了。其实，在生产和生活中间，雷诺数不显山不显水的起着作用; 个人分类: 趣味科普|6407 次阅读|2 个评论

为啥用表面粗糙度可以控制超声速层流边界层转捩，使其推迟？: 热度 1 yangxintie1 2014-8-9 12:01; 为什么用表面粗糙度可以控制超声速层流边界层转捩推迟发生? 国外国防科技文献资料快报发表了一个新的发现，用表面粗糙度可以控制边界层转捩的发生，这样的办法可以代替，过去那些常被提到的成本高、效益差、维修困难大且其应用的速度和雷诺数范围也很有限的超声速机翼的层流控制方法，新的办法是通过表面粗糙度分布进行层流控制，已经获得了好的效果，可是他的原理是什么呢？大家都知道通过对机翼的层流控制可以有效地减小飞机的阻力，这包括通过翼型的压力分布设计和维持翼型表面光洁度的自然层流控制，使用吸气的人工层流控制，或两者皆有的混合层流控制等。但是这些方法除了成本高、效益差、维修困难外，其应用的速度和雷诺数范围很有限，特别对于超声速流场更是困难。最近一些空气动力学者找到了通过表面粗糙度分布进行超声速层流控制的方法，获得了好的效果。粗糙度控制边界层转捩的发生主要应用于现代常用的大后掠机翼层流控制的横向流动的不稳定性问题。空气动力学者通过低速试验证实，利用接近流场附着线的合适分布的粗糙度可以控制横流的不稳定性，并使边界层层流化。提供的诱导粗糙度分布波长要低于临界值,并通过试验和计算的组合得出了一些设计准则。过去15年来，空气动力学者一直在努力设法控制以横流为主的后掠翼的边界层转捩，希望能在翼面维持更大范围的层流区，以减小阻力。但是由于面临的困难是横流不稳定性引起的很强的非线性特性，所以用线性方法来预测转捩，几乎是不可能的。接着，空气动力学者转向对各种非线性现象的深入分析，研究出了影响后掠翼上转捩的几种基本不稳定因素和抑制转捩的方法。第一种不稳定因素是表面凹曲度，它可以通过合适的剖面设计得到控制。第二种是前缘半径和后掠度，它可以通过将前缘半径小于临界值来控制。第三种是发生在弦中间区域的流向不稳定，包括在使用合适的压力梯度和将压力恢复区范围缩到最小时，都会对不稳定控制有影响；能稳定流向不稳定性的有利压力梯度也会使横流不稳定；用运动部件进行层流控制常常是阻碍后掠翼层流化的一些因素，有人建议用被动的稳定横流的非线性偏置，有可能克服最终的阻碍。通过大量试验表明，转捩过程是静态横流波占优势，而在大扰动情况下，是行进波占优势，而行进波趋于破坏流层的静态结构。从试验中发现,表面粗糙度是影响横流的另一个重要原因，如在美国亚利桑那州立大学,通过NLF（2）-0415自然层流翼型的45度后掠翼模型试验表明，通过将粗糙度的均方根值从3.3微米降到0.2微米，转捩获得了大的改善。而在雷诺数2.4×106的情况下，粗糙度的降低使转捩从45%弦长延到65%弦长。空气动力学者还发现,小的三元粗糙度能使稳定的横流特性进一步向下游延伸。对一孤立的粗糙度元，最有效的粗糙元尺度约是最大振幅的静态横流波长的1/4。大量试验已经证实,在接近附着线处，使用被动粗糙度分布进行转捩控制是可能的。实际应用的办法：飞机以超声速作巡航飞行时，边界层的转捩对机翼流场仍然十分重要，对转捩的控制仍然是减小阻力的方向之一。在过去一直认为只有靠超声速层流翼型的设计和边界层吸气来控制，现在空气动力学家发现,可以通过粗糙度分布对超声速层流翼型进行层流控制，但必须以均匀加速流动为特征。进一步的试验和分析表明，随着机翼后掠增加，有利的压力梯度将使横流很不稳定，而且下游的小的粗糙度不会影响边界层，只有在前缘区小的粗糙度才会对横流转捩有明显的的影响，所以粗糙度控制位置应在离前缘2%～5%弦长范围内。此外粗糙度的高度不能高于当地的用于边界层转捩的绊线高度。试验验证的初步结果美国亚利桑那州立大学(ASU)在0.2米超声速风洞对后掠角超过马赫角的机翼进行了层流控制的试验验证。设计的翼型在垂直前缘流动是亚声速，不出现激波，为的是将扰动环境降至最小，因为激波是产生涡脉动的重要原因。模型是一个后掠73度的后掠翼，半展。翼型弦长为30厘米，翼型厚度为4%。上游粗糙元是一行直径0.75毫米、高度6微米、间隔为3毫米的粗糙粒子，并行于前缘放置，下面是直径0.5毫米、高度6微米、间隔为1.7毫米的一行粗糙元(控制的波长)。试验结果表明，运用适当的粗糙元，层流区被后延最大可到80%。试验也证明了，减小粗糙度尺寸能扩大层流的范围，从而表明在超声速流动中通过分布式粗糙度控制，可以使不稳定的边界层得以稳定，能实现大范围的层流。研究结果还表明所用的计算工具能预测最不稳定的波长和选择控制层流所需粗糙度的间距，而且也验证了设计层流控制翼型的工具。今后进一步的工作将集中在用于层流控制的粗糙度直径和间隔的最佳化以及延伸到高雷诺数。这个报道听起来很鼓舞人心，但是原理是什么？如何用数值计算来校合和改进上面说的办法？还希望听听同仁意见另外，还想最后多一句嘴，在转捩的小尺度下，NS方程是否能够还能支持理论的分析，是否在现有理论不能解决的现象时需要引入拉格朗日方法，以便把小尺度下非牛顿流体的变形积累耗散考虑进去？单位雷诺数的影响可能是开启转捩秘密大门的一把钥匙，如果谁有这方面的信息请和我联系，我们一起切磋。; 个人分类: 流体|4716 次阅读|2 个评论

转捩没有可靠解法是没考虑非牛顿流体驰积累沵散特性: 热度 1 yangxintie1 2014-7-27 19:51; 一个杆子扭啊扭，先起波纹后起结，何时属于大变形？要看关心的主流。一层流动走呀走，壁面变成剪切流，剪切就是漩涡条，行为如同扭细轴。牛顿流体不承力，如何扭翘也会有？变形还有残余留，行为已经变非牛。涡丝露头遇外层，越走拉的越细长，如同旋舞突收身，转动强度突增强。强旋涡丝稳不住，越细越要如丝扭，一边打结边伸长，叉积方向弹旋舞。大涡模拟虽然好。可惜转捩算不了，附面层底的图像。溅射回扫老对不上，一是频谱不一样，另是强度不等量，三是交换的动量，佔空比和湍流斑形状，这些细节对不上，如此小时间尺度内，高度剪拉变形状， N S方程生迷茫。特别边界层底层，处于高剪切情况，同构关系变样，非牛顿流体登上场，驰豫积累加沵散，大变形需要新套装，可惜科学进展慢，固体大变形也少算。更不见算麻花面，计算和分析弃欧拉，拉格郎日请到家，粘弹问题不分家。转捩新模型很繁琐，希望一番新探索，若有一起来讨论，掸灰让座捧香茗在转捩的小尺度下，NS方程是否能够还能支持理论的分析，是否在现有理论不能解决的现象时需要引入拉格朗日方法，以便把小尺度下非牛顿流体的变形积累耗散考虑进去？单位雷诺数的影响可能是开启转捩秘密大门的一把钥匙，如果谁有这方面的信息请和我联系，我们一起切磋。我的信箱 QQ， 1185824765@qq.com yangx@nwpu.edu.cn; 个人分类: 趣味科普|3386 次阅读|5 个评论

高速边界层多重Gortler模态研究: hxiuzhou 2014-4-30 17:24; 【提要：这一工作研究了存在凹面的边界层流动失稳 , 即 Grtler 失稳问题 . 在可压缩边界层流动中 , 该问题尚未得到深入的研究 . 然而 , 在实际的高超声速流动中 , Grtler 失稳已在转捩过程中发挥重要作用 . 该研究的创新之处在于首次通过线性稳定性分析 (LST) 和抛物化扰动方程 (PSE) 给出了高速边界层流动中多重 Grtler 模态的竞争机制 , 详细分析了扰动在两种模态支配下的演化过程 . 论文发表于《中国科学 : 物理学力学天文学 ( 英文版 ) 》 2014 年第 57 卷第 6 期】随着高超声速飞行器的发展 , 可压缩流动的失稳和转捩问题成为近年来流体力学和航空航天领域研究的热点问题之一 . 本论文研究了存在凹面的高速边界层离心不稳定问题 , 即 Grtler 失稳 . 这项名为 “ Competition of the multiple Grtler modes in hypersonic boundary layer flows ” 的研究论文发表于 SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy 2014 年第 57 卷第 6 期 , 揭示了高速边界层中多重 Grtler 模态共存和竞争机制 , 由清华大学航天航空学院符松教授担任通讯作者撰写 . Grtler 失稳问题最早由 Henry Grtler 于 1940 年进行了线性稳定性分析 . 这一问题至今仍是流动稳定性研究的热点问题 . 在可压缩流动中 , 除了传统的 W 模态 ( 附着于壁面 ) 外 , 还存在新的 T 模态 ( 脱离于壁面 ). 同时 , T 模态在扰动发展初期增长率更大 , 因而必须引起重视 . 线性稳定性理论给出的几种模态扰动分布如图 1 所示 . 研究发现 , 当 Ma≥4 时 , T 模态即开始出现并且其增长率高于 W 模态 . 由于 T 模态扰动分布在边界层的远离壁面的上边界附近 , 因而在高超声速流动中 , Grtler 涡 ( 流动速度等值线 ) 将难以呈现低速流动的 “ 蘑菇状 ” 分布 , 取而代之的是铃铛型分布 , 如图 2 所示 . 由于失稳模态的这一根本变化 , 在相应的高速流动转捩过程中 , 将会有新的机理问题 . 初步研究表明 , 在二次失稳过程中 , Ma≥4 时更容易表现出 sinuous 形式 , 相应的研究结果可参见本文作者的后续论文 . 图 1 多重 Grtler 模态速度扰动示意图 Figure 1 Contours of streamwise velocity perturbation for the most amplified 7 Grtler Modes 图 2 Gortler 涡的非线性发展过程 , 依次为 Ma =1.5, 3.0, 4.5, 6.0 Figure 2 Nonlinear development of the Gortler vortices with Ma=1.5, 3.0, 4.5 and 6.0. 该研究的创新之处在于首次通过线性稳定性分析 (LST) 和抛物化扰动方程 (PSE) 给出了高速边界层流动中多重 Grtler 模态的竞争机制 , 详细分析了扰动在两种模态支配下的演化过程 . 两种方法的分析结果互相印证 , 有力地说明了这一问题 . 该研究加深了对高速边界层 Grtler 失稳的认识 . 在流动转捩预测和二次失稳等机理研究中具有重要的指导意义 . 来源论文： Ren Jie, Fu Song. Competition of the multiple Grtler modes in hypersonic boundary layer flows. SCIENCE CHINA Physics, Mechanics Astronomy, 2014, 57: 1178–1193 订阅《中国科学: 物理学力学天文学》微信公众号，手机同步关注最新热点文章、新闻、科技资讯, 请添加微信号 SCPMA2014 或扫描下方图片关注.; 4848 次阅读|0 个评论

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