physico-chemical hydrodynamics研究與流體流動對化學轉化或物理轉化的影響以及物理、化學因素對流體流動的影響等有關問題的學科。
基本介紹
- 中文名：物理-化學流體動力學
- 外文名：physical-chemicalhydrodynamics
研究對象,研究內容,研究方法,與其他學科的關係,
研究與流體流動對化學轉化或物理轉化的影響以及物理、化學因素對流體流動的影響等有關問題的學科。該名稱和定義是由B. G. 列維奇於1952年在其所著《物理-化學流體動力學》一書的初版中首先提出的。這一定義雖不很嚴格，但物理-化學流體動力學這一名詞已漸被人們接受，特別是自從1979年《物理-化學流體動力學》期刊創刊以來，學科發展迅速，日益成形。近年來每兩年舉行一次國際物理-化學流體動力學會議，第五屆會議在1984年12月舉行。
研究對象
一般是在有限空間內的、除壓差外還常涉及其他的物理推動力（如濃度差、溫度差、表面張力和電場力等）或化學推動力的流動體系。這些流體在本質上有牛頓型流體和非牛頓型流體；在組成上有小分子、高分子、離子、游離基；在混合態上有微觀流體和巨觀流體；在表面形態上有氣泡、液滴、固體顆粒懸浮體、乳濁液、射流、毛細流以及各種多相流（如氣-液二相流、氣-固二相流、液-液二相流、液-固二相流及氣-液-固三相流）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能伴隨有熱交換和質量交換或化學反應，這些就構成了物理-化學流體動力學研究對象的廣泛性和複雜性，也就是本學科與傳統的流體力學不同之處。
研究內容
物理-化學流體動力學正在迅速發展之中，它的體系和範疇尚未最後定型，但從國際物理-化學流體動力學歷屆會議和專門期刊對文章的分類來看，物理-化學流體動力學研究內容可作如下分類：
①分散體系的流動 包括氣泡、液滴在另一連續介質中的運動，氣泡和液滴的破裂和聚並，固體粒子流態化，乳濁液與懸浮液的流動和穩定性，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傳遞 包括鼓泡層和懸浮液中的相間傳質，液滴在氣流中的蒸發，固體粒子流態化或氣流輸送中的熱傳遞和質傳遞，氣-液-固三相懸浮系或三相流化床中的熱傳遞和質傳遞，等等。
④有化學反應的流動 包括均相和非均相燃燒，微觀混合和巨觀混合，返混和流動模式分析，示蹤技術和停留時間分布，固定床和流化床反應器中的流動，伴有反應的氣-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，磁流體和電漿的流動等，部屬於物理-化學流體動力學的範疇。
研究方法
物理-化學流體動力學的研究方法著重於從“細觀”的角度（如以氣泡、液滴或顆粒為基礎）對事物進行分析和探測，因此理論分析和實驗研究並重，其目的在於闡明事物的內在規律並作出機理性的描述，同時也注意對巨觀影響因素的分析和計算方法，以把理論推進到與複雜的實際過程相適應的程度。
與其他學科的關係
物理-化學流體動力學是把以往分別發展的物理化學與流體力學結合起來而形成的邊緣學科。以流體的流動為核心，物理、化學因素的變化為依據，是這個學科的特點。在理論和實驗研究方面，它與一般流體力學、多相流體力學、傳遞過程和化學反應工程諸學科在層流、湍流、邊界層、對流傳遞、非理想流動、混合和反應流動等課題上都有密切的聯繫，並且相互滲透和促進。物理-化學流體動力學由於兼具自然科學和工程科學的特色，因此成為化工、石油、能源、輕工、冶金、醫藥、生物化學和環境保護等部門以及研究自然界中許多重要過程的基礎之一。
