北京科技大學研究生專業(yè)介紹：流體力學

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一、學科、專業(yè)簡介

流體力學是一門基礎(chǔ)性很強、應(yīng)用性很廣的學科。本學科以流體力學理論與工程科學研究為基礎(chǔ)，并與工程實際緊密結(jié)合。主要進行流體力學理論、油氣水多相滲流、環(huán)境流體力學、水動力學等方面的研究。它是涉及流體力學、多孔介質(zhì)理論、物理化學、工程力學、多相流體流動、環(huán)境工程、生物學等交叉滲透的一門綜合性學科。流體力學也是石油天然氣工程、地下水、水力工程、地下流體資源開發(fā)、地下水污染、環(huán)境保護、煤和瓦斯突出災(zāi)害的防治、核廢料地下存放等學科領(lǐng)域的一門重要的支撐性專業(yè)。

在研究與開發(fā)能源工程和多介質(zhì)流體流動相關(guān)理論與技術(shù)過程中，我們面臨大量的復(fù)雜流體介質(zhì)流動問題，諸如牛頓流體在圓管、環(huán)空和平板間的流動；兩相或多相流體介質(zhì)在油氣井井筒中的復(fù)雜流動；牛頓或非牛頓或多相流體介質(zhì)在多孔巖石介質(zhì)中的線性或非線性流動等等。為此我們必須了解和掌握研究這些流動的基本原理和方法。通過復(fù)雜流體系統(tǒng)在復(fù)雜流動邊界和油氣井流動條件下流動規(guī)律的研究可以豐富和發(fā)展洗井技術(shù)、射流技術(shù)、破巖技術(shù)、井控技術(shù)、舉升技術(shù)、集輸技術(shù)，提高機械鉆速，減少井下事故，降低生產(chǎn)成本，因此深入開展該研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)或應(yīng)用基礎(chǔ)研究具有重大的理論與工程實踐意義。

流體力學是力學的一個重要分支，具有廣泛的工程應(yīng)用背景，在能源工程、環(huán)境工程、材料科學、生命科學、機械、土木、車輛、船舶、化工、航空航天、海洋工程等多個工業(yè)門類中具有重要的作用。本研究方向以流體力學理論與滲流科學研究為基礎(chǔ)，并與工程實際緊密結(jié)合。主要進行計算流體力學、流體力學實驗方法與實驗技術(shù)、滲流、環(huán)境流體力學、物理－化學流體力學、工業(yè)流體力學等方面的研究。

二、本學科設(shè)立主要學科方向有：

（一）滲流力學

流體力學是專門研究流體通過多孔介質(zhì)的運動形態(tài)和運動規(guī)律的科學。它在地下水、石油、天然氣開發(fā)、水利、水力工程等領(lǐng)域起到了關(guān)鍵作用，今后還會在地熱、地下氦、煤層氣、湖鹽井鹽鹵水等地下流體資源開發(fā)、鈾礦、巖鹽礦的瀝取開采、地下水污染、海水入侵、抽水引起的地面沉降、煤和瓦斯突出災(zāi)害的防治，以及地下儲氣庫工程、核廢料地下存放等領(lǐng)域中得到更為廣泛的發(fā)展，顯示出在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中不可替代的地位和巨大作用。它是涉及流體力學、多孔介質(zhì)理論、表面物理、物理化學、固體力學、生物學等交叉滲透的一門綜合性學科。本研究方向致力于非均勻復(fù)雜介質(zhì)滲流力學研究、非線性物理　化學滲流的研究、多相多組分滲流的研究、非達西非牛頓流體滲流力學的研究、復(fù)雜耦合滲流研究及應(yīng)用、環(huán)境及災(zāi)害滲流力學研究、生物滲流力學研究。力爭在上述方面取得更大的發(fā)展。

（二）物理－化學流體力學

研究流體流動對化學轉(zhuǎn)化或物理轉(zhuǎn)化的影響以及物理、化學因素對流體流動的影響等問題的學科。它與多相流體力學、化學反應(yīng)工程以及傳遞過程原理等學科密切聯(lián)系并互相交叉。

研究對象一般是在有限空間內(nèi)除壓差外還常涉及其他物理推動力（如濃度梯度、溫度梯度、表面張力和電場力等）或化學推動力的流動體系。這些流體在本質(zhì)上屬牛頓流體或非牛頓流體；在組成上屬小分子、高分子、離子或游離基；在混合態(tài)上有微觀流體和宏觀流體；在表面形態(tài)上有氣泡、液滴、固體顆粒懸浮體、乳濁液、射流、毛細流以及各種多相流等；在流動模式上有理想流動和各種非理想流動；流體在流動過程中可伴隨有熱量和質(zhì)量的交換或化學反應(yīng)。

研究內(nèi)容包括：①分散體系的流動。包括氣泡、液滴在另一連續(xù)介質(zhì)中的運動，氣泡和液滴的破裂和聚并，固體粒子流態(tài)化，乳濁液與懸浮液的流動和穩(wěn)定性，等等。②界面和毛細流動。包括液體薄膜的流動，表面波，射流和霧化，毛細流動，微孔中的擴散，滲流和滲析，等等。③流動體系中的熱傳遞和質(zhì)傳遞。包括鼓泡層和懸浮液中的相間傳質(zhì)，液滴在氣流中的蒸發(fā)，固體粒子流態(tài)化或氣流輸送中的熱量和質(zhì)量傳遞，氣-液-固三相懸浮系或三相流化床中的熱量和質(zhì)量傳遞，等等。④有化學反應(yīng)的流動。包括均相和非均相燃燒，微觀混合和宏觀混合，返混和流動模式分析，示蹤技術(shù)和停留時間分布，固定床和流化床反應(yīng)器中的流動，伴有反應(yīng)的氣-液二相流和氣-液-固三相流，等等。⑤電場中的流體運動。包括電極動力學，電化腐蝕，極譜，電泳，電滲析和電化學反應(yīng)器中的流動，等等�！�

此外，如微重力場中的流動，晶體的成長和遷移，聚合物和生物流體的流動，磁流體和等離子體的流動等，都屬于物理-化學流體動力學的范疇。

研究方法著重于從“細觀”的角度（如以氣泡、液滴或顆粒為基礎(chǔ)）對事物進行分析和探測，理論分析和實驗研究并重，其目的在于闡明事物的內(nèi)在規(guī)律并做出機理性的描述，同時也注意對宏觀影響因素的分析和計算方法。

（三）環(huán)境流體力學

環(huán)境流體力學是研究同人類生存環(huán)境及其變遷有關(guān)的流體流動問題的力學分支,也是環(huán)境科學的重要組成部分.本研究方向主要研究污染問題,如煙氣、粉塵的擴散運移規(guī)律、污染物在水體、土體、巖體中的擴散與富集，各種氣象災(zāi)害(如臺風、風暴潮)，地質(zhì)災(zāi)害(如滑坡、塌方、地面沉降、泥石流、沙漠入侵、瓦斯突出）發(fā)生的機制、監(jiān)測、預(yù)報的研究，以及其它自然和工業(yè)災(zāi)害（如各種火災(zāi)）等。

（四）工程流體力學

工程流體力學是一門研究流體平衡和流體機械運動規(guī)律及其實際應(yīng)用的技術(shù)科學。如孔口與管嘴恒定流、管道恒定流、明渠恒定流、堰閘出流等。工業(yè)生產(chǎn)中也涉及很多流體力學問題，如礦物分選、浮選、電磁選、重選、廢料廢水回收利用等均是利用重力、流體力學原理和礦物自身特點結(jié)合物理、化學等方法進行工藝和流程處理和技術(shù)優(yōu)化，并進行相應(yīng)的理論研究和應(yīng)用。諸多研究中的流體控制、流體輸運、流型利用、流體固體相互作用等在礦物加工工程中的理論和技術(shù)問題仍需進行深入研究。多項理論和技術(shù)的結(jié)合將對礦業(yè)加工工程的學科和技術(shù)的發(fā)展將起到推動作用。