[求助]下落的流线为什么会断掉??违反了流体的连续性??

lambkin

　把水龙头稍开一点，有一股水流从龙头里流出来，即使流量保持恒定，水流也不会保持同样粗细往下流。由于地球引力的作用，水流也像其他落体运动一样，越往下落速度越大；流出的水下降速度较小，形成连续的水流，到下面水流变细，后来变成水滴(为什么会断开??)，而且越到下面水滴落得越快，水滴与水滴间的距离也越来越大。(如果流体是连续的,那么为什么会断掉,下落初期的难道有速度差吗??)
  

aprilday

水流被重力拉断，与固体被外力拉断是一个道理，个人以为。

fzf

水龙头水滴落下破碎主要是水在下降过程中的速度越来越快，当速度达到一定量级后，水柱的表面产生破碎，掺入空气，造成水滴现象，与水流的连续假定并没有矛盾，因为一滴水珠内还是满足连续假定的。另外水流不是在什么情况下都满足连续假定的，如是空气中的射流就不能用连续假定。

nest

fzf解释的精辟。连续假定在一滴水内是满足的。至于为什么会断，就要考虑水在空气中的自由面上的表面张力了，越细曲率越大，张力越大。稍有扰动，细柱就会变为液滴。

junior

楼主基本概念错误，流体的连续性是指流体作为物质是连续的，而不是说流线是连续的，流线是可以中断于内部奇性点、面，或固体边界、自由表面的。

junior

想问fzf一下，空气中的射流怎么不能使用连续假定呢？

xukeeth

junior说得对,这是概念问题

anyone

的确是概念理解有问题.
引进连续性假定的是为了推导流体宏观控制方程(比如N-S)用的. 只有这样才可以用数学上的连续性涵数来描述. 连续性假定不是说流体总是连在一起. 而是说流体内部(被流体充满的空间)宏观意义上的任意微小体积(数学上一个点)里仍然包含无数流体分子.
至于水柱断裂则是一个典型的流动稳定性问题. 影响流动稳定性的一个重要因素是表面张力. 水柱流动过程中受到各种扰动, 其中某些频率的扰动会被放大, 导致表面形状剧烈变形, 最后破裂成水滴.

lambkin

那么就是说，下落的流线因为有扰动才能形成滴状，那么若是没有扰动（理想状态）则会由于水流速度越来越大流线越来越细了？那么极限在哪里？

junior

怎么还是“下落的流线越来越细”？流线有粗细吗？

vilingzi

下面引用由anyone在 2005/05/27 01:59am 发表的内容：
至于水柱断裂则是一个典型的流动稳定性问题. 影响流动稳定性的一个重要因素是表面张力. 水柱流动过程中受到各种扰动, 其中某些频率的扰动会被放大, 导致表面形状剧烈变形, 最后破裂成水滴.

同意属稳定性问题。如果开得流量再小，让水一滴滴下落时，就是重力超过了表面张力的影响，使其下落。不过这里，假设水流越来越细，平均表面张力会变大，而如果认为重力在局部减小，是不是主要还有速度的影响。要是换成蜂蜜的话就相对不容易断裂了，不过由于拉应力它的速度也低，这样是否可以类比湍流中雷诺数的影响。

anyone

我想楼主想说的是流管(水柱)变细. 因为重力长生加速, 流管是在变细.
假设如果没有扰动（理想状态）则会由于水流速度越来越大流线越来越细, 所谓极限看你怎么假设了. 但实际中是不会发生的. 宏观来讲, 有风,来流不均匀, 出口形状不均匀,..从技术角度基本只能减少, 很难完全克服. 从微观讲, 有分子热运动. 和层流到湍流的转捩一样, 如果条件控制的好, 可以稍微延长一点, 但很有限.

fzf

在空气中的射流，比如汽车清洗用的高压水枪，喷出来的水在空气中就变成雾状的了，这时就不能适用连续假定。

lambkin

那么怎么才能够求出这个"断裂"处的高度呢??

hxwucn

下面引用由fzf在 2005/05/28 10:46pm 发表的内容：
在空气中的射流，比如汽车清洗用的高压水枪，喷出来的水在空气中就变成雾状的了，这时就不能适用连续假定。

据我所知，高压水枪喷射的水速度过快，所以吸入空气，形成雾状，不知这是否算二相流？为何此时连续性假定不可用，是因为气液微粒太小吗？