雷诺数对大气边界层的应用和对大气边界层特性的影响

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1、摘要现如今，人们越来越多的意识到大气边界层与人们的生活息息相关，雾霾天气，环境污染的扩散，气象天气的预报，这需要知道大气边界层的层流，湍流状态和人气边界层的运动情况。层流和湍流的转捩取决于临界雷诺数的人小。雷诺数是特征惯性力与特征粘性力的比例系数。当粘性力可以忽略吋，称为大雷诺数。木文首先研究了流体的性质，从粘性流体中引出了辰流和湍流现象，并说明了临界雷诺数对层流到湍流的影响，大气边界层也区分为层流边界层和湍流边界层，利用纳维一斯托克斯方程对大气边界层进行数值推导分析。本文重点介绍了雷诺数对大气边界层的应用和对大气边界层特性的影响。关键词：大雷诺数

2、，大气边界层，层流，湍流，临界雷诺数。绪论1.1流体的性质流体力学在生活中冇许多重要的应用，例如在气象学，人体的呼吸过程，循环工程，生物工程，环境工程，机械工程的基础。下面就先介绍一下它的基本性质和模型。在人们的H常生活屮，经常会遇到各种各样的流体，人们要掌握这些流体的运动规律和流体在运动过程中对其他物体产生什么作用，在力学中又分为理论力学、流体力学、量子力学、热力学、其中理论力学中的质点力学是把所冇的物体都当成-个质点来处理，进一步解决力学问题，然而流体力学，它是将流体当成连续介质来处理，要求宏观上足够大，微观上足够小，进而来研究流体的运动以及流

3、体与流体间的作用。在我们最幵始接触物理时，物理老师告诉我们，物体，包含固体、气体和液体。但是学过流体力学之后，我们知道了物质还冇流体，从流体力学中，我们知道流体包括后面二者。流体屮具冇一些别的物质所没冇的性质：黏性，可压缩性和流动性。当受剪切应力的流体层之间相对流动吋，这便是由于流体的流动性这种特性。当流层之间有相对运动时，流体会阻碍层之间的流体的相对流动，相对快速的流动层对相对缓慢的层产生牵d力，相对快速的流动层缓慢的移动，移动速度相对缓慢流层,最终使流体层之问运动消失。顾名思义，这就是流体的黏性。由于液体或其他因素之间的碰撞过程屮流体的运动异致

4、的流体的体积的变化，这将进一步使流体的可压缩性发生差异。宥时，为了便于研究，我们将流体近似看作是不町压缩的流体处理。流体的各种运用和研究都是m绕流体的性质来展开的。掌握流体的性质，必不可少。随着社会主义经济和社会的快速发展，人们对新型材料的呼吁越來越高。自科学家们发现碳纳米管以来，科学工作者们对于纳米材料已经做了火量的研究。因为纳米管有着生物相容性、特殊的直接电子纯地能力等优良的特性而广泛被用于纳米传感器、纳米催化以及纳米器件等领域。通过对人暈文献的探究，我们看到，一维纳米材料与新型材料的发展密不可分，现在已经成为科学研究者研究的重大课题之一。经过

5、科学工作者们不懈的探索和研究，现在在制备一维新型纳米材料方面已经取得了很大的进展，目前科学家们常用的方法有直流电沉积、脉冲激光沉积、交流电沉积、脉冲电沉积、气相-液相-固相法以及模板法等等。但在这么多制备方法屮，模板法因为最简单方便容易操作，而且可用性很广，能有效控制纳米材料的形貌、结构、尺十、排布等而广受研究者们的青睐。而一个PAA（PorousAnodicAluminum,多空阳极氧化铝）纳米孔阵列的组成是高度有序的，这使得PAA在一维纳米材料的创新制造屮发挥着十分重要的作用。就目前研究而言，PAA模板不仅热稳定性、绝缘性以及化学稳定性十分良好

6、，而且该模板可用的原料丰富多彩，工艺简单又价格低廉。所以，PAA模板广受科学家们的青睐，广泛应用于各种实验当屮。而谈到AAO模板的制备就不得不说到HidekiMasuda研究小组，0其在1995年首次提出二次阳极氧化法并成功获得有序PAA模板以来，经过科学家们的不懈努力，二次阳极氧化法已经取得Y很大的改善并广泛应用于大量试验屮。木文为简便期间，使得实验结果史加明显，在制备PAA模板时应用一级阳极氧化法。不仅如此，□前稀磁半导体微弱的铁磁性在应用屮已经形成了瓶颈，为此，增强这些材料的铁磁性已迫在眉睫。但是就H前国内外的情况而言，虽然PAA薄膜的制作已

7、经趋于简单明了化了，但对它相关物理性能的研究却并不多。即便现在科学技术发达，对PAA薄膜结构的颜色已经有了一些相关的研究和探索，可是到□前为止，对其相关的的室温铁磁性的报道很少很少。在木文中我们所用的是综合物性测量系统。综合物性测量系统，又称为PPMSo该系统是一种在物理化学实验中科学工作者们常用的现代测量仪器，有着多种磁、电等物性测量能力，可以高精度测量多种材料在磁场从零到负九特斯拉、温度在一点九到四百开尔文之间（温控精确度±1%）的磁学、电学等物理性质。对PAA薄膜进行表征的时候，目前经常采用下列方法。首先，用SEM（ScanningElect

8、ronMicroscope,扫描电子显微镜）农征PAA薄膜微观结构，然后用SPM（ScanningProbeMicrosc