非均勻流體

關(guān)于非均勻流體的性質(zhì)特點(diǎn)，通常是指非均勻流體本身的性質(zhì)特點(diǎn)，而不是指流動方式。因此，非均勻流體的性質(zhì)特點(diǎn)是流體在標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)和溫度下處于靜止?fàn)顟B(tài)測得的。當(dāng)多于一個(gè)明顯的流體狀態(tài)存在時(shí)，一個(gè)非均勻流體具有隨位置變化分段連續(xù)的宏觀屬性。在段塞流情形下，雙相流體混合物就是非均勻流體的例子。在段塞流情形下，宏觀流體屬性在每一相內(nèi)是連續(xù)的，而在相邊界是不連續(xù)的。

空氣中的顆?；旌衔?，嚴(yán)格地說，是一種非均勻流體，這是因?yàn)榭諝夂皖w粒是不同的兩相，而且顆粒區(qū)與空氣區(qū)有不同的性質(zhì)。但實(shí)際上，被顆粒污染的空氣流常當(dāng)成均勻混合物，特別是顆粒很小，因?yàn)轭w粒的行為在很大程度上與大分子相同。然而分析分離裝置的內(nèi)部流型時(shí)含顆粒的空氣流絕不可當(dāng)成均勻流體，因?yàn)檫_(dá)到某種程度的分離，顆粒勢必與氣體的行為不同，這是必然的結(jié)果。

實(shí)際生產(chǎn)中的許多物料是非均勻流體。從物理化學(xué)的觀點(diǎn)來看，實(shí)際生產(chǎn)中常遇到的流體是一種分散體系，如果從分子或微團(tuán)結(jié)構(gòu)出發(fā)來分析其微觀結(jié)構(gòu)對流變性的影響，就可將生產(chǎn)中常遇到的流體看成是非均勻流體。例如原油，特別是含蠟量高的原油，當(dāng)油溫較低，有蠟晶析出，也會呈現(xiàn)出與非均勻流體相似的特性。

①由于流體在空間分布的不均勻性，可以導(dǎo)致流體在固液、汽液或液液界面形成與均勻流體非常不同的性質(zhì)。當(dāng)前對非均勻流體結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)的研究主要有積分方程（IET）理論、密度泛函理論（DFT）和計(jì)算機(jī)分子模擬等。其中DFT方法在上個(gè)世紀(jì)70年代被引入到非均勻流體結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)的研究，得到了較快的發(fā)展，經(jīng)歷了從簡單流體到復(fù)雜流體和聚合物流體的發(fā)展與應(yīng)用。不同DFT方法本質(zhì)的區(qū)別在于對體系剩余自由能巨勢泛函所采用的近似方法不同。在簡單流體的DFT方法中，對剩余自由能的近似包括:1。局域密度近似，2。加權(quán)密度近似，3。泛函展開近似，4?；径攘坷碚摚‵MT）方法，5。橋函數(shù)方法等等?？紤]分子鏈的連接性，上述所有簡單流體的DFT方法都被擴(kuò)展到了分子流體和聚合物系統(tǒng)。通過引入平均場近似或者加權(quán)密度近似對鏈分子鏈節(jié)之間的Van der Waals相互作用加以考慮，使DFT方法可以應(yīng)用到更加實(shí)際的分子系統(tǒng)。

②彈性波逆散射是非均勻介質(zhì)參數(shù)反演的有效途徑。本文從彈性波逆散射理論出發(fā)，利用微擾理論和穩(wěn)相法，將非均勻介質(zhì)參數(shù)視為背景介質(zhì)與擾動介質(zhì)參數(shù)的疊加，建立了縱波散射系數(shù)和非均勻介質(zhì)中背景介質(zhì)與擾動介質(zhì)孔隙流體參數(shù)，剪切模量與密度間的直接關(guān)系。進(jìn)而發(fā)展了一種非均勻介質(zhì)孔隙流體參數(shù)疊前地震貝葉斯反演方法。該方法假設(shè)模型參數(shù)（擾動介質(zhì)與背景介質(zhì)孔隙流體參數(shù)，剪切模量與密度的比值）服從柯西分布，反演目標(biāo)似然函數(shù)服從高斯分布，并采用平滑初始模型約束提高反演穩(wěn)定性。模型和實(shí)際資料處理表明，該反演方法能夠穩(wěn)定合理的直接從疊前地震資料中獲取孔隙流體參數(shù)，提供了一種高可靠性的非均勻介質(zhì)流體描述方法。 2100433B

非均勻流體是指在流場的不同區(qū)域性質(zhì)改變的流體。

流體是近程有序的，圍繞每一個(gè)分子，在約3～5個(gè)分子的距離內(nèi)，有一個(gè)密度周期起伏并逐漸衰減的有序結(jié)構(gòu)，這一有序結(jié)構(gòu)決定了整個(gè)流體的性質(zhì)。因此從分子到流體的跨越，實(shí)質(zhì)上是從分子到其周圍的有序結(jié)構(gòu)的跨越。兩相間的界面也同樣，密度變化在越過界面時(shí)并不是一個(gè)階梯函數(shù)，而是在界面層中有一個(gè)密度分布，形成有結(jié)構(gòu)的非均勻流體。

在非均勻流體中，由于存在速度梯度，壓力梯度，溫度梯度，非均勻輻射和濃度梯度，這些因素也必然要影響固體顆粒的運(yùn)動和阻力系數(shù)，下面簡要介紹速度梯度、溫度梯度和附加質(zhì)量和附加質(zhì)量力對顆粒運(yùn)動的影響：

①速度梯度

在流體中，由于粘性或其它因素的影響而形成速度梯度，例如在管道中的流體，沿管壁的流速低，而軸心的流速高。這種速度梯度的存在，將使顆粒產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在低雷諾數(shù)情況下，旋轉(zhuǎn)將引起流體的挾帶作用，使流體在顆粒一邊增速，而在另一邊減速。其結(jié)果勢必使顆粒朝向速度較高一邊運(yùn)動。這種現(xiàn)象叫馬格努斯效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，氣體挾帶固體顆粒在管道中流動時(shí)，顆粒有移向管道軸心的傾向，并集中在大約離管道軸0。6管半徑的區(qū)域內(nèi)。

賽夫曼研究表明，當(dāng)顆粒處在有速度梯度的非均勻流體中，即使它沒有旋轉(zhuǎn)，也可能產(chǎn)生一個(gè)橫向升力。他推導(dǎo)了在無界，均勻的簡單剪切流中，作用在移動并同時(shí)旋轉(zhuǎn)的小圓球上的凈力。移動是沿著流線的。研究表明，除斯托克斯阻力以外，應(yīng)附加上一個(gè)作用在顆粒上的橫向力。由于滑動剪切力的存在，使顆粒與非均勻流體之間的相對速度減小，因而顆粒向低速度區(qū)域運(yùn)動。

②溫度梯度

非均勻流體中的溫度梯度將明顯地使流體粘度發(fā)生變化，這種變化也可以由熱傳導(dǎo)及其相應(yīng)的溫度分布而引起的。而當(dāng)粘度發(fā)生變化時(shí)，都會引起速度分布和阻力系數(shù)的變化。不過在這種情況下，影響一般都比較小。只有在顆粒尺寸極小的情況下，溫度梯度效應(yīng)才變得很明顯。由溫度梯度而引起顆粒的位移叫“熱泳”現(xiàn)象，由非均勻輻射而引起顆粒的位移叫“光泳”現(xiàn)象。它們所產(chǎn)生的作用在顆粒上的力稱為輻射力。

③附加質(zhì)量和附加質(zhì)量力

在顆粒作加速運(yùn)動情況下，即使非均勻流體沒有粘性，在非均勻流體和顆粒之間仍然也會產(chǎn)生作用力。這種力的效應(yīng)可以類似于顆粒的質(zhì)量增添了它所帶動的流體的質(zhì)量一樣，我們把這被帶動的流體質(zhì)量叫做“附加質(zhì)量”，相應(yīng)所產(chǎn)生的力叫附加質(zhì)量力。對于球體，其附加質(zhì)量等于它所排開的非均勻流體質(zhì)量的一半。對于軸長比為1:2的橢球，這個(gè)量可達(dá)到20%。對于軸長比為1:6的橢球，其附加質(zhì)量只有4。5%。當(dāng)非均勻流體最初是從靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)動，這種運(yùn)動近乎是無旋的，所以這個(gè)結(jié)果對于實(shí)際流體也是有意義的。

在研究非均勻密度流動如分層流體流動、熱對流時(shí)常采用的近似?？蓴⑹鰹椋寒?dāng)密度的不均勻性產(chǎn)生的密度變化量與密度值本身相比為微小量時(shí)，可認(rèn)為密度的變化對流體運(yùn)動的慣性和粘性無影響，其重要的影響體現(xiàn)于所產(chǎn)生的浮力上，因而在非均勻流體動力學(xué)方程中，對于密度變化量，只當(dāng)其和重力加速度以乘積聯(lián)結(jié)在一起而表現(xiàn)出浮力時(shí)才被保留。在地球流體力學(xué)、對流、擴(kuò)散等許多研究領(lǐng)域中經(jīng)常采用布辛涅斯克近似。在大多數(shù)情況下近似是合理的，可給出合理的結(jié)果。

非均勻流是不滿足均勻流條件的流動。

是與均勻流相對的概念，詳細(xì)內(nèi)容可以參考均勻流的詞條。

中文名稱

非均勻流

英文名稱

nonuniform flow

定　　義

流體的流速大小及方向沿程不斷變化的水流。

應(yīng)用學(xué)科

地理學(xué)（一級學(xué)科），水文學(xué)（二級學(xué)科）

在上述的均勻成核討論中，假定了相變系統(tǒng)中各個(gè)位置上具有相同的成核幾率。然而實(shí)際情況并非如此。當(dāng)趨于冷凝的蒸氣中懸浮著塵埃、趨于結(jié)晶的液相中含有雜質(zhì)，或趨于發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變的固體中存在著界面、位錯等缺陷時(shí)，相變所需的成核過程往往會優(yōu)先并容易地發(fā)生在這些特殊區(qū)域。在這種情況下，成核過程將不再均勻地分布于整個(gè)系統(tǒng)，故常稱之為非均勻成核。 　非均勻成核之所以比均勻成核更容易發(fā)生，其主要原因是均勻成核中新相胚芽與母相間的高能量界面被非均勻成核中新相胚芽與雜質(zhì)相間的低能量界面所取代，這種界面的代換比界面的創(chuàng)生所需要的能量少，從而使成核過程所需越過的勢壘降低，進(jìn)而使非均勻成核可在較小的相變驅(qū)動力下進(jìn)行。下面討論幾種發(fā)生非均勻成核的情況。

最后是相變的微觀理論介紹了

一統(tǒng)計(jì)模型與臨界現(xiàn)象：1)一維Ising 模型。2)二維Ising 模型。3)三維Ising 模型。4)臨界指數(shù)。5)標(biāo)度律與普適性。6)重正化群理論

二軟模理論與結(jié)構(gòu)相變

三電子-晶格耦合系統(tǒng)

我研究的方向是鐵電、鐵彈相變，在相變原理中被廣泛的涉及到，相關(guān)的幾個(gè)問題有

1）居里原理的介紹及其廣泛應(yīng)用在鐵電相變中有廣泛的應(yīng)用。居里原理處理的是對稱性疊加的問題在順--電鐵電相變、鐵電--鐵電相變、鐵電相變與空間群中都有廣泛的應(yīng)用。 　2）朗道理論及其應(yīng)用在鐵電物理學(xué)中有廣泛的應(yīng)用。朗道將對稱破缺引入到相變理論，并將它與序參量的變化聯(lián)系起來。

3）最主要的是鐵電、反鐵電和鐵彈相變，是我的研究方向的基本原理和依據(jù)，加深了我對研究內(nèi)容的理解，

4）熱電效應(yīng)也涉及在了我的專業(yè)中，被廣泛的應(yīng)用。

本領(lǐng)域我可能做得與相變有關(guān)的研究室有壓電效應(yīng)的鐵彈相變，包含的居里原理、朗道理論的的將會被廣泛的應(yīng)用到我的研究中，此外鐵彈相變的一級相變，二級相變都是相變原理中所包含的內(nèi)容，熱電效應(yīng)，包括熱電效應(yīng)的晶格動力學(xué)理論，相變原理與我所研究的內(nèi)容息息相關(guān)，是我研究方向的基礎(chǔ)。

在非均勻流中，摩阻力所做的功可能大于或小于所有其他作用力所做的功。非均勻流問題在實(shí)用上很重要，要求解的問題較多。對非均勻漸變流，可由能量方程推導(dǎo)出一般形式的微分方程和不同條件下的計(jì)算公式 。