流体静力学方程的应用精选(九篇)

第1篇：流体静力学方程的应用范文

关键词：全凭静脉麻醉；心胸外科手术；麻醉

【中图分类号】R614.2+4 【文献标识码】A 【文章编号】1672-8602（2015）06-0117-01

全凭静脉麻醉（TIVA）是指全身麻醉的诱导和维持用药均经静脉给予，不使用挥发性麻醉剂和麻醉气体。全凭静脉麻醉作为全身麻醉的一种，同样也需要具备全身麻醉所应该具备的四要素，即意识消失、无痛、肌肉松弛及应激反应轻微[1]。而TIVA所用药物的组成部分的联合使用正是为了达到这一目的。对2013年3月～2014年12月收治的心胸外科手术患者应用全凭静脉麻醉临床方法分析如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本组收治的胸科手术患者30例，其中男20例，女10例，年龄35～72岁，平均年龄42岁。体重47～80kg，平均57kg。其中食管癌根治术14例，肺叶切除叶15例，膈疝开胸疝修补术1例。

1.2给药方式

1.2.1单次给药法 指一次注入一定剂量的静脉，以迅速加深麻醉深度，满足手术操作的要求，并能持续一定的时间。此方法操作简便，但一次性给入的药量容易造成明显的血药浓度升高，从而容易对呼吸及循环系统产生抑制。此方法多用于静脉麻醉的诱导或短小手术的麻醉。

1.2.2分次注入法 指先经静脉给予较大剂量的，从而达到适当的麻醉深度后，再根据病人的反应及手术的需要分次追加静脉，以维持一定的麻醉深度，满足手术操作的要求。此方法药物的血药浓度波动较大，并且容易产生蓄积。

1.2.3连续输注法 指将静脉以泵入或滴注的方式连续不断地注入病人体内，以维持相对稳定的血药浓度及一定程度的麻醉深度。此方法效果确切，麻醉状态平稳，血流动力学参数容易维持稳定。其中，在计算机发展基础上所产生的靶控输注方法（TCI）是静脉麻醉发展史上很重要的进步，为提高静脉麻醉的可控性提供了非常重要的手段。靶控输注方法是指根据不同静脉的药动学和药效学参数，以及不同性别、不同年龄和不同体重病人的自身状况，通过调节相应的目标血药浓度来控制麻醉深度的计算机给药系统。

2 结果

麻醉效果满意，血流动力学指标平稳，清醒时间15～24min，不良反应少。

3 讨论

全凭静脉麻醉作为全身麻醉的一种，同样也需要具备全身麻醉所应该具备的四要素，即意识消失、无痛、肌肉松弛及应激反应轻微。而TIVA所用药物的组成部分的联合使用正是为了达到这一目的。全凭静脉麻醉由于其所用药物需经机体进行代谢排出，才能从麻醉状态得以恢复，而不同的患者对药物的代谢能力各有不同，不同药物的代谢途径及作用时间亦各有不同，故全凭静脉麻醉的可控性差于吸入全身麻醉，临床使用的广泛程度也差于吸入全身麻醉。近年来，由于一些短效的静脉与麻醉性镇痛药的出现，静脉麻醉的可控性大大增加，同时靶控输注方法的出现使得静脉麻醉的给药方法得到了很大的进步。

全凭静脉麻醉具有诱导迅速、对呼吸道无刺激、病人舒适、无污染以及操作方便等特点。由于全凭静脉麻醉的药物由三个部分组成，以达到满意的镇静、镇痛和肌松，而这三个要求可通过给予不同的药物并通过对不同的药物剂量进行调节而达到预期的效果，因此可对三个部分进行分别调节。另外，TIVA所用的药物不涉及呼吸系统的气体输入，故无碍于高浓度氧的吸入，亦不需专用的挥发器。TIVA术后的恶心、呕吐发生率低，并且不易诱发恶性高热。实施TIVA需建立专门的静脉通路。为了获得稳定的血药浓度，需要按照药代动力学的规律进行给药[2]。靶控输注方法的发展对TIVA的实施来说具有很大的促进作用，但对于不同药物的药理学的研究及不同病人的不同病理生理状态差异的个体化管理做得尚不够完善，靶控输注静脉麻醉方法的使用尚需进一步发展和完善。在实施全凭静脉麻醉过程中，血药浓度窗口的确定是一个非常重要的问题，然而血药浓度窗口的确定同时又是一个非常复杂的问题，尚需结合病人的个体差异、年龄因素与药物的相互作用等因素，这些均增加了药代动力学计算的复杂性，需要经过大量的临床研究来确定。静脉需要经过机体代谢并排除，因此对麻醉苏醒的评估尚缺乏准确性。输注时间相关半衰期在理论上对这一问题进行了说明，但是临床应用仍需要积累经验。

TIVA的优点之一是使血流动力学得到较好的控制。多种药物同时使用时，麻醉剂之间具有相加性的“剂量-血流动力学相关效应”。依托咪酯对血流动力学干扰最小，但仍使心排血指数下降和机体血管阻力轻度升高。苯二氮卓类药物引起静脉扩张和外周血管阻力下降，因前负荷和后负荷都减少，心排血量短暂下降，若不处理，可产生代偿性心率加快及心肌收缩力轻度增强。巴比妥类药物引起血压、心脏每搏量、外周血管阻力浓度相关性下降。丙泊酚（异丙酚）所引起的血流动力学改变比较明显，这与它的轻度负性肌力作用及动静脉扩张等有关。冠心病病人和高血压病人经常使用TIVA，能保证充分的供氧，从而减少心肌缺血的危险性。大多数静脉物引起剂量相关性潮气量下降，产生短时间的缺氧及呼气末二氧化碳浓度升高，导致呼吸频率和每分通气量改变。许多催眠药干扰胸廓、膈、腹肌活动，加大了通气和灌注比例失调。丙泊酚（异丙酚）、芬太尼、氯胺酮、羟丁酸钠具有支气管舒张作用。全麻期间由于灌注压下降和内脏血管阻力改变，肝血流量下降20%～25%。如果心排血量保持不变，肝血流量的下降可能由自主神经系统的变化和控制性通气所引起。足够的肝脏血流灌注尤其重要，因为肝脏是静脉麻醉剂代谢分解和清除的主要器官。如果肝脏灌注下降，药物代谢的路径将受到损害。然而，肝血流量下降对葡萄糖醛酸解毒过程影响较小。丙泊酚（异丙酚）长时间输注期间肝血流维持良好，对肝功能影响较小。肝血流量的变化与阿芬太尼清除率之间无关。与挥发性麻醉剂相比，TIVA对肾灌注和肾功能的影响较小，目前尚无证据证明静脉麻醉剂对肾功能有明显的毒性影响[3]。与吸入麻醉相比，静脉麻醉对颅脑手术更为适合，因为静脉麻醉可以使脑的内环境稳定并且能较好控制脑代谢。除了氯胺酮外，多数静脉麻醉剂使脑血管收缩，抑制脑代谢，降低脑氧耗，而且对脑血管自动调节功能、脑血流量-脑代谢的匹配或脑血管对二氧化碳反应性无不良影响。静脉麻醉对脑的保护作用可提供更好的手术条件。

参考文献

[1] 王若松.静脉麻醉与药物输注学[M]. 北京： 人民军医出版社， 2001：44-55，135-149，206-216.

第2篇：流体静力学方程的应用范文

【关键词】电气工程 静电 产生 影响 防护途径

1 前言

提到电子工程就不得不提一下电气工程，所谓电气工程是指有关创造电气、电子系统有关学科的总和。但是由于社会经济快速发展，科学技术水平进步十分迅速，电气工程所涵盖的领域越来越广早已超出了传统的定义。当今时代的电气工程不光涵盖了电气系统等传统学科，还包含了电子、光子有关的工程。因此从某种角度上来讲，一个国家科学技术水平的高低可以在一定程度上由这个国家电气工程的水平来决定。电子工程则只是电气工程中的一个小分类，其主要研究电子领域的工程。主要集中钻研电路系统、通信、电磁场与微波技术以及数字信号处理等方向的工程学科。如果对电子工程做进一步的细分的话，可以将其分为三种类型：电测量技术、调整技术与电子技术。其所研究的实用设备包含各类需要电力推动的器械，还包含其控制技术、计算机技术和信息技术的各种电动开关。由此可见电子工程是与我们的日常生活息息相关的，它为人们的生活便利性提供了很多新的途径，起到了很大的帮助。因此针对电子工程的进一步研究和完善是对社会进步、人民生活水平提高有极大必要性的。

2 静电的产生和各类影响

静电现象在物理学中是一把双刃剑，利用静电效应我们可以进行静电复印、静电除尘等十分便捷的工作，但是在某些时候，尤其是在电子工程中却带来了不便和危害。随着电子工程的重要性越来越高，电子工程中的静电效应的危害越来越受到重视。

静电的产生通常是由于物体之间的相互摩擦或相互碰撞。其存在形式主要是存在于物体表面的静态电荷。简单来说，在日常生活中若你是用塑料制成的梳子梳头，头发会竖立起来或显得很乱，这就是由于头发和梳齿之间的摩擦使得头发表面带有静电，从而相互排斥的结果。因此静电的主要产生方式有：摩擦、接触、冲流、冷冻、电解、压电、温差等几大方面。在工业生产过程中主要是防止以下三种经典效应。即固体静电、液体静电、粉状物静电，这三类物体的起电方式也都不同。例如液体带静电是由于液体流动过程中与水槽、水管之间的摩擦、液体喷雾带电、冲击飞溅起电、自然沉降带电等；固体带静电是日常中最常见的现象，其主要产生静电的方式是热电效应、压电效应或断裂带电等几种形式。

若一个物体带有静电，其会在周围环境中形成一定强度的静电场，电场一般都会具有力学效应、静电感应等特性。因此带有静电的物品会对周遭事物产生影响。不同的效应，其影响的物体也不同。力学效应即使可以对物体周围的细小轻盈的物品产生静电吸附作用；静电感应效应则会使得电子产生流动，以此产生一定的热量和一定的电磁辐射。这些效应在日常生活中对我们的影响甚微，但是在电子工程中这一点小小的危害就有可能造成极大的影响。例如，在半导体的制造过程中，由于静电吸附作用，能够极大的降低半导体生产的良品率，而严重时静电积累过多还会产生放电现象，这可以直接导致元件被摧毁。这类危害被称为ESD。放电现象会产生不同程度的破坏，放电强度较大则可以直接击穿半导体芯片，造成永久性损坏；放电强度低，也会造成元件性能大幅下降，安全性能存在隐患。使用这类元件，由于芯片质量下降不能够稳定工作容易导致系统参数发生变化，导致系统整体运行不正常，亦或是芯片由于负载过重直接烧毁等。因此静电效应对于电子工程的危害是十分巨大的。

3 有关静电的防护措施

3.1 设立防静电生产工作区

此类防静电技术是指将不同规格、不同技术要求、不同制造要求的电子元件进行分离装配。将它们分别按照不同的静电敏感等级进行分类，根据分类结果将其安排进入不同级别的防静电车间进行生产装配，从而在根本上防止静电对电子工程的危害。

3.2 建立良好的防静电环境

在日常工作环境中，空气中都会漂浮着大量的粉末、灰尘等极容易产生静电的细小物。因此对于工作环境的清洁性和整洁性对于电子工程来说是有很高要求的。在使用涂料时，应该首先选用能够起到防静电效应有很好防静电性能的特殊涂料。房间内墙壁和顶棚都应该使用具有防静电效应的防火墙板，或者对墙面和顶棚进行环氧漆喷涂，以此来保证工作环境的防静电能力，也可以提升工作环境的消防安全系数。在通风管道与通风口处也应进行防静电处理。

在电子工程静电防护工程作业中对于地板的静电防护是重中之重，一般国内都采用防静电瓷制地板，这类地板主要是在其表面覆盖一层瓷并且在瓷层中添加一定量的无机高温导电材料，来进一步提升该类地板的防静电能力，这类地板不仅具有十分良好的静电防护能力，还具有使用寿命长、耐磨性好、耐火性好、抗压能力强等优点，因此这一类地板被广泛的应用于静电防护中的地面防护工程中。

在电子工程施工过程中，也应该使用具有静电防护作用的工具与器械。例如防静电工作鞋、防静电服等防静电设备。以此来最大程度减少在施工过程中产生的静电影响。由于绝缘体带电不能够通过将其接地来消除其静电效应，此时就应该使用离子风机来进行消除。并且在整个电子工程的建设过程中，应该加强工作人员的静电防护意识的培养和学习，定期对安全防护知识进行考核，力保全部在岗人员都能够知晓静电防护知识以及静电防护的方式方法。

4 Y论

在电子科技高度发达的现代化社会，电子工程无论是在生活中还是社会生产工作中都占据着独一无二的地位，越来越多的工作都需要依靠电子产品更来实现，生活也因为电子产品的大量丰富而变得便捷多彩。因此保障电子工程的安全性、有效性、先进性是一项重要的任务。所以电子工程的静电防护工作是至关重要的，所以在上文中提到的一些静电防护办法，希望能够对现有电子工程静电防护工作起到一定的推进作用。

参考文献

[1]范晓刚，王翔.电子产品制造过程中静电的危害与防护[J].企业技术开发，2013，32（08）：102-103.

[2]王卫兵.电子工程中的静电防护[J].荆门职业技术学院学报，2005，20（03）：40-43.

[3]李庆鑫.自议电子工程中的静电防护[J].河南科技，2013（11）：69.

作者简介

马琳玲，女，江苏省江都市人。大学本科学历。毕业于东南大学。现为江苏南京熊猫汉达科技有限公司助理工程师。主要研究方向为电子技术。

第3篇：流体静力学方程的应用范文

【关键词】静电；应用；危害；对策

静电是一种电能，它存留于物体表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子或离子的转换而形成的。在通常情况下，静电应用也包含电流放电（如电晕放电）的应用，在实际生活中得到了广泛的应用，下面简要叙述几种静电的应用和危害。

一、静电的应用

（1）静电集尘。是指用电气的方法去除气体中浮游的微小尘埃，集尘电极接地，放电电极上施加直流电压（-40～-200KV）并形成电晕放电。另外，放电电极为负极时，电极间放电压比放电电极为正极性时要高，因此可采用较高的电场强度。但是，对于室内空气净化用小型集尘器，为了不产生有害的臭氧，通常采用正电晕放电。近年来，高性能，经济的电气集尘器的开发应用，现在在火力发电厂普遍都装设了电除尘装置，为防止大气污染作出了突出贡献。（2）静电喷涂。利用电气集尘的原理，可以高效的喷涂。例如，使涂料微粒化，并时其带上负电荷，而被涂的金属物体接地，喷出的粒子会沿着电力线移动，使涂料牢固地附着在物体的表面。静电涂料具有：涂料浪费少；可均匀牢固的喷涂；可流水作业，而且可利用传送带进行大规模生产等优点，被广泛用于汽车，家电产品以及电动机等的喷涂。（3）静电摄影。静电摄影是采用静电方法记录图像的，方法多种多样，下面说明其中一种方法，首先将蒸发镀有硒膜的金属极板至于暗室，利用电晕放电使其带上正电荷。然后使其曝光，光照射到部分的硒膜会失去正电荷，在硒膜上撒上带负电的着色剂（着色离子），硒膜上残余有正电荷的部分会附着着色剂，将带正电荷的纸贴在该面，在复制到着色剂的图案后，进行加热，即可使着色剂定影，静电摄影也称为电子摄影，被广泛用于复印机中。（4）静电选别。利用静电力，从导电率不同的两类粒子组成的混合物中分离出各成分称为静电选别。例如，将混合粒子放在金属板上，利用电晕放电使粒子带电后。将金属板倾斜，此时，由于导电性好的粒子失去较多电荷，与金属板间的附着力降低，因而迅速从金属板上滑落，由此可进行粒子选别，如农业生产中应用的静电选种。静电选别已应用于矿石选别，食品加工过程中异物的除去以及茶叶选别等方面。（5）直流高压的产生。范德格拉夫静电发生器就是利用电晕放电使高压球带电而产生直流高压的，可以做泄漏电流试验等绝缘检查试验，广泛应用于生产电力设备厂家和电力系统等部门。（6）高压测量。静电电压表，脉冲电压记录仪都是利用静电现象对高压进行测量的装置，广泛应用于电力的高压试验等领域。（7）燃料气体的点火。利用微小电流放电可以对气体热水器、气体炉灶等进行点火，放电脉冲电压峰值为几万伏（放电能量约1mJ），而汽车的点火等也是利用微小的电流放电，使发动机汽缸内燃料气体爆炸而获得动力，燃料气体点火时脉冲电压的峰值为10～100KV。

二、静电危害及对策

第4篇：流体静力学方程的应用范文

关键词 静电放电；危害；防护

中图分类号O441 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）46-0036-02

1 静电和静电放电的基本概念以及危害举例

通俗地来讲，静电就是静止不动的电荷。它一般存在于物体的表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果。静电是通过电子或离子转移而形成。静电放电：处于不同静电电位的两个物体间的静电电荷的转移就是静电放电。这种转移的方式有多种，如接触放电、空气放电。静电的危害很严重如世界上有数十颗卫星因静电放电发生故障，第一个阿波罗载人宇宙飞船因静电放电导致火灾、爆炸，使三名宇航员丧生，在我国在上个世纪中后期，石化企业曾发生30多起较大的静电事故。

2 静电的产生及其特性

静电的产生主要有摩擦起电和感应起电通常发生于绝缘体与绝缘体之间或者绝缘体与导体之间；后者则发生于带电物体与导体之间，两种物体无需直接接触。静电就是物体表面的一种处于相对稳定状态的电荷，它所产生的效应包括带电体之间力的作用和电场。通常把静电带电体与另一个物体或大地看成一个电容器，实际环境中产生的静电电压通常是指带电体与大地之间的电位差。静电的产生有以上原因他特性如下所说库仑定理表明电压、电荷和电容的关系Q=C*U例如：Q=1nF,C=1pF,那么U=Q/C=（1×10-9C）/（1×10-12F）=1000V人体不一定能感知静电当 U≤3KV，人体很难感知当 5KV≥U＞3KV时，人体能通过皮肤感知当 10KV≥U＞5KV时，人体能听见当 U＞10KV时，人体能看见产生火花。

3 电子产品静电放电失效情况

根据RAC统计，在所有硬件故障中，器件静电放电失效率占15％，而高静电敏感的器件静电放电失效率高达60％左右。静电放电引起半导体器件损伤，使器件立即失效的几率约为10％，而90％的器件则是引入潜在性损伤，损伤后电参数仍符合规定要求，但减弱了器件抗过电应力的能力，在使用现场容易出现早期失效。一般来讲，在产品生产过程中发现一例静电放电失效，那么同一批次产品在现场就会陆续发生十例静电放电失效。静电损伤是一种偶然事件，一般讲是与时间无关的，所以不能通过老化筛选方法加以剔除，相反，由于在老化过程中，由于湿度相对较低，静电放电控制不利的话，反而会提高其失效比例。

4 化工液体产生的静电及限制

液体在管路输送过程中，或流过软管时，由于液体间的摩擦，或由于液体与泵发生摩擦而产生静电。在其他条件相同时，静电与流速的1.8~2次方成比例。为限制静电，应注意：1）烃类油料的流速不应超过一定的数值；2）在输送能力相同的条件下，应将配管和软管的直径加大，将流速减小；3）不应有湍流或急剧变化的输送状态，配管应尽量减少弯曲和收缩的部分，配管内壁应光滑。管内不要装设金属网、突出物等。过滤器应尽量设置于流源侧；4）在任何局部和任何时间内流速都不应有急剧变化，输送初期和终了时应控制在小的流速，中期流速不得超过规定值；5）液体中不得混入空气、水、灰尘和氧化物（锈等）等杂物；6）应在配管和软管的终端部装设直径大的、减小流速用的缓和管段和缓和罐等；7）用油轮、罐车、油罐汽车、罐和其他容器输送液体时，应注意由于罐的振动，液体与器壁摩擦而产生静电。输送时移动速度不应急剧变化，应尽量匀速移动；在罐内应设隔板加以隔开，不应使液体起波浪或飞溅；液体中不得混入杂物；罐的内部应定期清扫。

5 静电危害的基本条件和防护的基本原则

静电危害的预测依据形成静电危害的3个基本条件，只要有一个条件不满足，则可认为静电危害不会发生。如果3个条件都满足，则说明存在静电危害的可能性。

1）分析能否形成危害静电源：一般来说，环境相对湿度在65%以上难以形成静电危害源；

2）分析静电危险场所：分析敏感物质的静电感度和最小点火能量；

3）比较静电放电能力和敏感物质的敏感能量：预测能否发生燃爆性静电危害。静电防护的基本原则：（1）控制静电起电量和电荷积聚，防止危险静电源的形成；（2）使用静电感度低的物质，降低场所危险程度；（3）是采用综合防护技术，阻止静电放电能量耦合。

6 静电危害防护方案

静电危害防护方案主要有以下几种，接地（对可接地导体最有效）导体接地是解决导体上的静电问题最佳方案；但对于绝缘体上的静电问题，则完全无用。由于人体为导体，故我们使用接地方法把人体上的静电导走。由于把人体接地，即是把人体与其他电气设备连接，为避设备漏电时伤害人体，故于上述静电控制设备，皆炔1 Mohm的电阻，以确保漏电电流不影响人体。对于产品，与可能提供接地途径。化学涂层在绝缘体表面涂上亲水性高的化学涂料，可令静电荷完全分布并导走。但对很多电子元件皆不可行。湿度控制，增加湿度可减少静电荷的产生和积聚机会，但很多电子工业的生产程序对湿度控制有要求（45% ~65%）。屏蔽（储存和运输时最佳方案），把产品放进屏蔽容器内，防止外静电场的影响，和在容器然疃时，并不会产生静电。这方法只能在储存和运输时使用。离子产生器（处理绝缘体和隔离导体上的静电荷最佳方案）用离子风机把离子吹向带电表面，共性离子会中和带电表面上的静电荷，而同性离子则被排斥拒走。

7 防静电具体措施

1）对静电敏感的产品做好明确的标示；2）避免零散部件互相摩擦，产生静电；

3）对静电敏感的产品，只利用防静电容器作储存和运输；4）防静电容器应远离任何可引起静电放电的材料；5）对静电敏感的产品，只容许已接地人员在防静电区冉哟ィ6）接地人员须穿妥接地制服，如手腕带和导电鞋；7）清理工作桌上不需要的物品；8）只容许最少的操作人员在防静电区内工作；9）把所有静电防控设备安稳接地；10）使用监控测试仪器，定期监察成效。

参考文献

第5篇：流体静力学方程的应用范文

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人教版生物学七年级下册“输送血液的泵――心脏”是生物教学的重点和难点，也是一个比较抽象的知识点。本节知识安排在呼吸系统和泌尿系统之间，具有承上启下的作用，是呼吸系统知识的扩展和延伸，也为后续泌尿系统知识的学习打下基础。但一般在学习过程时，教师讲解得复杂，学生学习得吃力，下面根据笔者多年的教学经验总结出绘图的教学方法，让教师可以轻松地突破教学中的重难点。

1 画出血液循环图

1.1 心脏四腔，同侧相通

人们常说“某某的话语时刻滋润着我们的心田”，这个心田就是心脏，可见心脏是田字结构。教师画图的过程中，先画一个封闭的图，然后用黑板擦在同侧擦一下，因为心脏同侧相同（图1）。

1.2 落笔写左 瓣膜作用

很多学生很难区分左右心房根据镜面效应，落笔写左，这一点要着重强调。因为我们大都是右利手。至于心房和心室，教师可以采用比拟的教学方法，比如一座房子的地上部分叫房子，下面部分叫地下室。从而得出上面两个是心房，下面两个是心室。

心脏主要由肌肉组织组成，血液循环的动力来自心肌的收缩与舒张，由于有瓣膜的作用，血液只能按照一定方向流动，即：心房心室动脉。注意瓣膜的画法（图2）。

1.3 交叉划线，箭头向上

交叉划线即左心室和右心房相连，右心室和左心房相连，在线条的中央画一小的斜的正方形代表毛细血管。画出箭头向上代表血液循环的方向（图3）。

1.4 左体右肺，上静下动

在左边的毛细血管处写上“体”，代表体循环或者是组织细胞的毛细血管。右边的毛细血管处写上“肺”代表肺部的毛细血管或者是肺循环。

上静下动代表毛细血管的上端是静脉血管，毛细血管的下端是动脉血管，在体循环时，左心室体动脉体细胞毛细血管体静脉右心房；肺循环时，右心室肺动脉肺部外的毛细血管肺静脉左心房（图4）。

至此，血液循环的图基本画完了，教师引导学生分析血液循环时血液的变化（图5）：通过呼吸运动完成了肺的通气，肺泡内O2浓度比肺泡外毛细血管内O2的浓度高，肺泡内CO2浓度比肺泡外毛细血管内CO2的浓度低，根据气体扩散原理，O2扩散到肺泡外的毛细血管内，CO2扩散到肺泡内通过呼气排除体外，通过肺泡处的气体交换，肺静脉中O2的浓度高，肺静脉内流的是动脉血了。血液中O2与红细胞内的血红蛋白结合，顺着血液循环的方向，依次通过左心房、左心室、体动脉到达组织细胞，组织细胞由于进行了呼吸作用，消耗了O2产生了CO2，组织细胞内O2少浓度低，CO2的浓度高，根据气体扩散的原理，CO2扩散到毛细血管内，毛细血管内的O2扩散到细胞内，通过组织细胞内的气体交换，动脉血变成了静脉血。

2 血液循环图在解题中的应用

2.1 血液循环图直观地反应了瓣膜的作用

瓣膜的作用保证了血液循环的方向；图中用两条斜杠代表瓣膜，画图时要注意上方开口大，下方开口小，条件允许，也可以在肺静脉和体静脉内画出瓣膜。

2.2 注射药物后，药物随着血液循环到达炎症部位的途径

药物注射是指药物注射后通过毛细血管吸收后进入体静脉或者直接通过静脉给药。教师可以结合体细胞外的毛细血管或者是体静脉，给学生以直观感受。

2.3 头部静脉注射药物时，上腔静脉中的药物不会进入下腔静脉

头部静脉注射药物时，由于静脉内有瓣膜，药物会通过上腔静脉直接进入到右心房，通过肺循环、体循环直接作用到身体需要药物的地方。同理，下腔静脉的药物不会进入到上腔静脉中（图6）。

2.4 了解心脏四腔厚薄的分布

心脏是血液循环的动力泵，血液在人体中流动的动力来自心房心室交替收缩和舒张。当心房收缩时，血液会流入到心室，由于心房与心室相连，所以心房的壁不需要太厚。当心室收缩时，血液要流入到各级动脉血管，所以心室壁要厚。因为心脏与肺很近，通过右心室的收缩把血液经过肺动脉送到肺即可。所以右心室的壁比左心室的要薄，而通过左心室的收缩，血液要送到全身的，当然要厚些。

2.5 直观解决了静脉、动脉血管出血的止血方法

血管出血是指体静脉或体动脉出血。教师可以根据血液循环的方向让学生判断出近心端或远心端。

2.6 直观的了解了心脏四腔及血管中血液的类型

第6篇：流体静力学方程的应用范文

关键词：灯泡贯流式水电站 静 动力计算分析

3厂房结构静动力分析在ANSYS上的实现

3.1 ANSYS软件介绍[77]

ANSYS是由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司设计开发的大型通用有限元分析软件，是第一个通过IS09001质量认证的大型分析设计类软件，被美国机械工程师协会(ASME )、美国核安全局(NOA)及近二十种专业技术协会认证的标准分析软件，已在国务院十七个部委推广使用。

3.1.1 ANSYS软件简介

ANSYS软件融结构、热、流体、电、磁、声学多个领域为一体，能与多数CAD软件接口(如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等)实现数据的共享和交换，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。它具备功能强大、兼容性强、使用方便和计算速度快等优点，是目前最为流行的有限元软件之一，广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制作、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业和科学研究领域，是目前世界上唯一可以进行祸合场运算的有限元分析软件。

ANSYS软件提供了不断改进的功能清单，具体包括结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分以及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能[77]。

软件基本的模块包括前处理模块(PREP7)、分析计算模块(SOLUTION)和后处理模块(POSTl和POST26 )三个部分。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型;分析计算模块包括结构分析(可进行静动力学分析、非线性分析和热学分析等)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的祸合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力;后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。ANSYS构架分为两层(图3-1)，一是起始层(Begin Level)，二是处理层(Processor Level)。这两个层的关系主要是使用命令输入时，要通过起始层进入不同的处理器。

图 3-1

ANSYS软件的基本构成为:

(1)节点(Node):节点是构成有限元系统的基本对象，是整个工程系统中的最基本点，工程系统中的一个点的坐标位置。其具有物理称义的自由度，该自由度为结构系统受到外力后系统的反应。

(2)单元(Element):单元是节点与节点相连而成，单元的组合由各节点相互连接。单元是构成有限元系统的基础，在具有不同特性的材料和不同的结构当中，可选用不同种类的单元，单元中包含了物理对象的各种特性，ANSYS提供了100多种不同的单元类型，合适的单元选择将可以大大提高计算精度和效率，故使用时必须慎重选择单元型号。

(3)自由度(Degree Of Freedom):自由度在ANSYS中有重要意义，可以表示工程系统受到外力后的反应结果。其不仅有整体系统的自由度，要在分析中进行适当约束，而且每个节点也有自由度，都有各自的坐标系和对应的节点自由度，并且不同单元上的节点具有不同的自由度。因此在结构分析中选择合适的单元显得尤为重要。

ANSYS软件主要技术特点有以下几个方面:

(1)唯一能实现多场祸合分析的软件;

(2)唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件;

(3)唯一具有多物理场优化功能的FEA软件;

(4)唯一具有中文界面的大型通用有限元软件；

(5)强大的非线性分析功能;

(6)多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置;

(7)支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容;

(8)强大的并行计算功能支持分布式并行及共享内存式并行多种自动网格划分技术;

(9)良好的用户开发环境;

(10)支持的图形传递标准，如SAT, Parasolid, STEP;

(11)与CAD软件的接口，nigraphics, Pro/ENGINEER, I-Deas, Catia, CADDS, SolidEdge, SolidWorkso

3.1.2 ANSYS在土木工程中的应用

ANSYS在世界范围内已经成为土木建筑行业分析软件的主流，其在钢结构和钢筋混凝土房屋建筑、体育场馆、桥梁、大坝、铜室、隧道以及地下建筑物等工程中得到了广泛的应用，可以对这些结构在各种外载荷条件下的受力、变形、稳定性及各种动力特性做出全面分析，从力学计算、组合分析等方面提出了全面的解决方案，为土木工程师提供了功能强大且方便易用的分析手段。

ANSYS自身具有强大的实体建模技术和三维建模能力，可通过自顶向下或自底向上的方式和布尔运算、坐标变换等多种手段，建立起诸如体育场馆、桥梁、大坝等真实地反映工程结构的复杂三维几何模型。ANSYS提供了智能网格和映射网格两种基本网格划分技术和局部细分等多种网格划分工具，可完成精确的有限元模型。其还具有与CAD软件专用的数据接口，能实现与CAD软件的无缝几何模型传递，实现不同分析软件之间的模型转换，并可读取多种格式的图形标准文件。

ANSYS的计算结果不但可以直观地用图形显示出来，为定性地判断计算结果和和设计的合理性带来了极大的方便，还可以把计算结果列表的形式输出，并对结果数据进行多种计算处理，使用户定量地计算数据，准确地得出分析结论。提供了许多数据后处理工具，如数据排序、数据运算、单元表、路径结果运算、误差估计、响应谱生成、单点疲劳分析、支反力计算、时间相关数据处理、应力线性化等。ANSYS还提供有计算报告生成器，按用户选定的报告模板或用户申定义的模板生成一个图文并茂的分析报告。

软件可实现结构的静力和动力分析，计算结构的整体和局部失稳;给出结构的自振频率和振型;计算结构在水流、大风、运动车辆载荷和地震载荷等动载荷作用下的响应;结构构件与支撑部位间的接触状态;锚固钢缆、预应力钢筋、钢支撑等钢结构强度分析及其与岩土和混凝土之间的相互作用:斜拉桥、悬索桥等桥梁的钢丝束静动强度分析等等。可任意设定荷载工况，并可完成各种复杂的静、动荷载以及温度荷载工况组合，.能很方便地计算出结构所承受的弯矩、扭矩、轴力以及应力分布和变形情况，找出桥梁在各种运动车辆荷载作用下的最不利位置，ANSYS还可模拟混凝土对钢筋的握裹约束作用以及素混凝土或钢筋混凝土的压碎与开裂、收缩与徐变，大体积混凝土在温度和外力作用下裂隙的分布与扩展过程。可对各种施工过程进行模拟，如杆件的拼装过程、斜拉桥的调索过程、预应力钢筋的张拉过程、混凝土的浇筑过程;模拟地下洞室在高地应力和岩石流变作用下围岩与衬砌的相互作用，以选择最佳建造时间;模拟隧道和洞室在不同施工条件下、不同开挖顺序下，边帮及底板的回弹、错动以及高地应力区岩爆发生的过程:隧道开挖过程仿真及优化开挖顺序;爆破及地震应力波的传播及其对结构的破坏作用;大坝和道路施工过程仿真。土壤在地震等载荷作用下对结构的作用:边坡的稳定性分析;建筑物、支撑、深基、桩等的承载能力与沉陷分析;桩基与土体的祸合分析;在复杂岩基中，边坡和洞室锚固效果分析:岩土节理、裂隙、断裂、岩层等复杂地质特点的力学仿真。可对各种结构的参数和拓扑优化设计;对各种建筑物的加固与修补。此外，利用ANSYS提供的完善的、多层次的二次开发功能，以ANSYS已有程序为基础平台，可以开发出各种典型土木结构专用分析子程序、行业规范验算程序、特殊处理工具等，从而形成自身的可长期持续应用和发展的分析系统。

软件的结构分析功能包括非线性(材料非线性、几何非线性和接触非线性)、动力学(模态分析、瞬态动力分析、谐波响应分析、响应谱分析和随机振动分析)、疲劳、断裂力学及复合材料分析。其涉及结构、热、流体力学、电磁场等学科，能有效地进行各种场的线性和非线性计算及多物理场相互影响的祸合分析。如在结构计算时考虑温度的影响时，就要使用热一结构祸合。多场祸合计算是此产品的突出特色。

此外，软件还具有一些其他功能，如子模型，可以在不增加整个模型复杂性和计算量的前提下获得结构定区域更为准确的结果，亦可用于研究局部结构的变化情况:子结构，把部分结构等效为一个独立单元，可大大节省求解运算时间并提高建模效率:单元死活，可以用来模拟材料添加与去除过程，如山体开挖、大坝修筑、焊接问题等;优化(参数优化和拓朴优化)，用来达到用户预设的优化目标或在指定材料用量后确定结构刚度最大的拓扑形状;随机有限元，用概率统计的方法来研究多个不确定输入数据导致的输出数据的不确定性;二次开发，允许用户用APD以ANSYS参数化设计语言)、用户子程序、外部命令、UIDL(用户界面设计语言)对软件进行开发。

ANSYS对土木工程的一些热点问题有其独特的实现方法，如预应力施加及计算、施工过程模拟、空间动态载荷模拟等。

ANSYS在我国的很多大型土木工程中都立下了汗马功劳，利用ANSYS进行土木工程分析的例子不胜枚举，如:目前中国最高的建筑—88层楼的上海金茂大厦、上海浦东二十一世纪中心大厦、深圳南湖路花园大厦、国家大剧院、上海科技馆太空城、南阳体育中心体育馆、广州市新体育馆主场馆、山东潍坊富华水上娱乐中心水上皇宫、重庆市标志建筑朝天扬帆、上海新国际博览中心一期、黄河下游特大型公路斜拉桥、黄州大桥V形刚构的仿真、龙首电站大坝、九甸峡大坝、东深供水改造工程、南水北调工程、金沙江溪落渡电站、二滩电站、龙羊峡电站，三峡工程等等。此外，同济大学桥梁系用ANSYS设计分析了各种桥梁、清华大学利用ANSYS研究和设计了新型“大跨度双向拉索斜拉桥”和“大跨度双向拉索悬索桥”(己获专利)、西南交通大学土木工程学院用ANSYS模拟引水工程隧道的施工过程，武汉大学土木建筑工程学院用ANSYS研究和设计了拱坝、面板堆石坝、复杂地下洞室群、大型输水结构，并模拟了其施工力学过程。

3.2 水电站厂房结构静动力分析在ANSYS上的实现

3.2.1 水电站厂房结构静力分析[78]

静力分析计算在固定不变载荷作用下结构的响应，它不考虑惯性和阻尼影响--如结构受随时间变化载荷作用的情况。可是，静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响(如重力和离心力)，以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷(如通常在许多建筑规范中所定义的等价静力风载和地震载荷)的作用。

水电站厂房三维有限元结构静力分析主要是研究水电站厂房在自重、静水压力、发电设备自重、波浪压力、泥沙压力以及扬压力共同作用下水电站厂房结构的应力、应变和变位。ANSYS软件在计算结构静力问题时主要遵循以下流程：

情况的。

ANSYS软件中对模态响应谱组合的方法有：CQC方法（全二次组合）、GRP方法（分组组合）、DSUM方法（双求和方法）、SRSS方法（先求平方和、再求平方根的组合方法）

(6)查看结果

在POST1中可以查看结构的变形，显示应变、应力等值线图。

【1】沙锡林.贯流式水电站[M].中国水利水电出版社，1999.12

【2】田树棠.贯流式水轮发电机组及其选择方法[M].中国电力出版社，2000.5

【3】翁映标.灯泡贯流式水电站设计中的几点体会[J].人江，2003（3）：29～31

【4】史济民，王妍，钟熳.灯泡式贯流机组在二道沟水电站的应用[J].东北水利水电， 2002（5）：18～19

【5】彭泽元.国外灯泡式水轮机发展概况[J].河海科技进展，1991（6）：34～45

【6】陈荣湘.灯泡贯流式水轮机组的应用与发展趋势[J].水电站机电技术，1994（1）：1～5

【7】乐汉卿.福建省灯泡贯流式机组技术发展的评述[J]. 大电机技术，2004（4）：59～64

【8】田树棠,苑连军.从灯泡机组技术发展谈电站设计优化措施[J].西北水电，2000 （2）：37～40

【9】 J．K．Khanna and S．C Bansal．Cavitation Characteristics and selecting criteria for bomb turbines．Waterpower&Damconstruction．1979(5)

【10】 FramStrohrnerPeterMagauer．低水头水轮机及其在美国水电站中的应用．珠江水电情报，1992.3,4

【11】彭泽元．国外灯泡水轮机发展概况．河海科技进展，1991．6

【12】天津发电设备厂．白垢电站IOMW灯泡贯流式水轮发电机组研制总结．水力机械技术．1988(2)

【13】戴能武译．灯泡式水轮机设计的最新进展．水利水电快报，1989．5

【14】何国任．贯流式机组的国内外发展概况。水电站机电技术，1993．增刊

【15】陈莱洲，杜善秀．论灯泡贯流式机组的发展前景及特殊性．水电站机电技术，1993．增刊

【16】刘益祥.大型灯泡贯流式机组的应用与发展——浅析恶滩水电站扩建工程应用灯泡贯流式机组的可行性.红水河，第19卷第2期：41～45

【17】田树棠.大型灯泡贯流式机组在西北地区开发前景.陕西水力发电，1992（3）：8～13

【18】吴祖扬．飞来峡水利枢纽电站．水轮机选择及优化途径．人江，1994．3

【19】冯衍祥．马迹塘水电站压缩空气简介．水力机械技术，1992．3

【20】杨德林．马骝滩水电站水轮机结构设计介绍．广西水电学会水力机械专业学 术讨论会论文集，1996．6

【21】蓝可华．灯泡贯流式机组进水口流道设计．广西水电学会水力机械专业学术讨论会论文集,1996．6

【22】聂启蓉，刘益祥．百龙滩水电站水轮机模型验收试验．广西水电学会水力机械专业学术讨论会论文集，1996.6

【23】陈大庆．飞来峡大型灯泡贯流式机组国际招标小结．水电电气，1997．1

【24】孙定茂．灯泡贯流式机组轴承油系统设计.水力机械技术，1993．2

【25】陈晓霞，郑守纲.灯泡贯流式水轮机测流研究与设计.水力机械技术，1996．6

第7篇：流体静力学方程的应用范文

    1 资料与方法

    1.1 一般资料

    119例患者均因胸腔积液拟抽液诊断或治疗。其中,男性75例,女性44例,年龄16~89岁,平均43.8岁。其中有5例行双侧胸腔穿刺引流术,有4例行床旁胸腔穿刺引流术。具体见表1职称论文。

    入院时患者胸腔积液量由少量至大量,伴有不同程度的呼吸困难和胸闷。所有患者术前均行超声检查定位穿刺部位或术中在超声引导下穿刺[1]。

    1.2 方法

    常规胸腔穿刺术:患者取坐立位,超声定位穿刺点。2人操作。穿刺部位消毒后,应用长针头或普通针头进行胸膜腔穿刺,之后用50 ml或100 ml注射器抽取胸腔积液。胸腔积液量过少时谨慎穿刺。

    中心静脉导管穿刺引流术:选择单腔或双腔中心静脉导管。患者取坐立位或其他体位,超声定位穿刺点或在超声引导下穿刺。常规皮肤消毒铺巾后,用2%的利多卡因局部浸润麻醉穿刺点,中心静脉穿刺针穿刺点进针,突破感后回吸见胸腔积液,将导丝沿针蕊导入胸腔,拔出穿刺针,沿导丝将中心静脉导管导入胸腔15~20 cm,拔出导丝,用一次性贴膜固定中心静脉导管,外接引流袋。导入中心静脉导管前可以用扩张器扩张皮肤,每次排液后将导管封好,外包纱布,并防止脱管。大量胸腔积液患者,依常规及患者的耐受程度限制每次引流管排液量,并限制次数。少量胸腔积液,引流管可持续开放或连接闭式引流装置[2]。除引流管切口感染外,中心静脉导管可留置15 d左右拔除;胸腔积液量减少至少量或不能引出时可依据患者状态拔管。

    2 结果

    119例患者在穿刺过程中,耐受较好,均未出现胸膜反应、休克、血气胸等术中并发症。21例实施行穿刺术治疗的患者中,平均穿刺1.3次,有6例因排液过程中纤维素堵塞针头而重新选择穿刺点再次穿刺,有5例行一次穿刺抽液后,胸腔积液增长较快,再次抽液时转为中心静脉导管置管治疗。98例中心静脉导管穿刺引流术治疗的患者中,导管留置时间1~30 d,平均5 d;有12例第1次排液600 ml后,第2次排液时纤维素堵塞导管,其中9例经反复抽吸及调整导管方向后引流通畅,3例引流失败而拔除;有21例第1次留管15 d时拔除,因积液量增长,再次置管引流1次;3例患者带管出院,其中2例7 d后复查超声见胸腔少量积液拔除,1例置管30 d前来复查,见少量胸腔积液,拔除。  3 讨论

    对比中心静脉导管穿刺引流术和胸腔穿刺术这两种手术方式笔者可以发现以下特点(表2):

    胸膜腔是由脏、壁两层胸膜在左右两肺周围各围成的完全封闭的潜在性腔隙,内为负压。正常人胸膜腔内有3~15 ml液体,在呼吸运动时起润滑作用。胸膜腔内液体由静水压较高的壁层胸膜分泌,再由静水压较低的脏层胸膜毛细血管的静脉端再吸收,蛋白质成分由淋巴系统回收至血液,使胸腔积液滤过与吸收处于动态平衡。若由于全身或局部病变破坏了此种动态平衡,致使胸膜腔内液体形成过快或吸收过缓,临床即产生胸腔积液。临床常见的胸腔积液包括肿瘤性(多为血性)、渗出性(浆液性)、漏出性[3]。

    少量的胸腔积液在患者状态良好时不需治疗可自行吸收。积液量较多时则需胸腔排液治疗。为防止胸腔压力变化过大,胸腔排液首次不应超过600~800 ml,以后每次不能超过1 000 ml,故中等量至大量胸腔积液需要多次进行排液治疗。

    一次常规胸腔穿刺抽液操作时间约半小时到1 h,多数患者需选择每天或隔日进行穿刺。如结核性胸膜炎患者为减少胸膜肥厚及胸膜粘连,应尽快排液,故需要每日行穿刺抽液。胸膜腔内注药时也需重复穿刺操作。反复穿刺操作,需要患者体力和精力的双重配合,易导致患者的恐惧心理,同时,胸膜反应及气胸等并发症概率同时增高。

    穿刺置管引流,在一次置管成功后避免上述的大多数不利因素。外接引流袋,排液时不受体位影响,可以每日随时进行排液,不但避免了反复穿刺操作,更方便胸腔内注药[4]。

    中心静脉导管(CVC)由高度柔韧的、具有抗凝血酶原的生物适应性细壁聚亚安酯构成。在体温下,可以变柔软。中心静脉导管的产品特点:①滑扣设计,防止空气栓子。②柔软、圆弧型的连接座,减小与患者皮肤的磨擦。③ PUR材质,在体温下能自动软化,减少对血管壁及胸壁的损伤。④双腔导管的开口在不同平面上,尤其适合胸腔内注入药物,可在X线下显影。⑤尖端软头的软化处理,可以避免插管过程中的损伤。⑥多种穿刺方法(蓝孔针、Y型针)供选择。⑦在导丝和导管上有厘米标志,可掌握放置的深度。⑧复合包装:避免了可能存在的热源交驻。中心静脉导管(CVC)在临床中应用广泛,不仅能作为方便、快捷的输液通道,同时能对中心静脉压进行监测,在留取血样标本、血液净化治疗及完全胃肠外营养治疗等方面用途不可替代。近几年应用其对胸腔积液置管引流,不仅操作更简单,且留置时间更长、并发症更少,疗效更好[5]  本研究中发现,胸腔积液的治疗有很多棘手的情况,如大量胸腔积液伴体弱者或慢性疾病者需缓慢多次排液;结膜炎患者要求尽快排液以减少胸膜肥厚及胸膜粘连,需要每日行穿刺排液[6];胸腔内注药的患者都需要每天或隔天进行超声定位,抽液治疗;咳嗽的患者无法配合穿刺等等。而应用中心静脉导管穿刺引流术的出现,就很好地解决了上述的临床难题。它避免了常规多次穿刺抽液的痛苦;置管成功后患者就可以活动;外接引流袋,排液不受时间、体位影响;柔软的导管不影响日常活动及咳嗽;可每次要排胸腔积液再注药;由此可见,应用中心静脉导管穿刺引流术治疗胸腔积液,操作简单、节省时间和人力、直观,安全、有效,一次性置管成功率极高,留置时间长,患者痛苦小,并发症少,经济,减少多次穿刺给患者带来的不便,此方法可以在临床上广泛推广。

    [参考文献]

    [1]董彩虹,徐彬,周宁明.超声引导下应用中心静脉导管对少量胸腔积液的穿刺引流[J].上海医学影像,2009,18(1):28.

    [2]刘卫,朱运奎,金远林.单腔中心静脉导管胸腔闭式引流297例分析[J].第四军医大学学报,2009,6(9):19.

    [3]陆再英,钟南山,谢毅,胡品津.内科学第七版[M].北京:人民卫生出版社,2007:86-90.

    [4]谭英征,陈双华,傅京力.留置中心静脉导管加注入尿激酶治疗结核性包裹性胸腔积液疗效观察[J].临床肺科杂志,2010,15(7):31.

第8篇：流体静力学方程的应用范文

【关键词】电磁感应高考题;霍尔效应;洛伦兹力是否做功

在教学中，我遇到两道与霍尔效应有关的高考题目。

（2001年高考）电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图1所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（A）。

图1

A．ΙB(bR+ρca) B．ΙB(aR+ρbc)C．ΙB(cR+ρab) D．ΙB(R+ρbca)

（2010年重庆23题）法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图如图2所示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d。水流速度处处相同，大小为v，方向水平，金属板与水流方向平行。地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为ρ，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到两个金属板上，忽略边缘效应。求：

图2

⑴该发电装置的电动势；

⑵通过电阻R的电流强度；

⑶电阻R消耗的电功率。

答案：⑴E＝Bdv ⑵ Ι=BdvSρd+SR⑶P= (BdvSρd+SR)2R

发现学生在做的时候，多数可以做对，没有做深入的思考。在近两年教学过程中，有学生提出了疑问，（2001年高考）电磁流量计的上下表面的电势差是路段电压还是电源电动势？同理（2010年重庆23题）法拉第利用河流发电的模型中两金属板的电势差是路段电压还是电源电动势？对比恒定电流中的电路知识，应该是路段电压。若是路段电压，则带电粒子所受的洛伦兹力和静电力平衡：Bqv=Udq，路段电压U=Bdv U＜E。但以上两题都是 E=Bdv，其中的矛盾如何解决？难道电磁流量计的上下表面的电势差和河流发电的模型中两金属板的电势差都是电动势？

笔者和学生讨论并思考后，发现并不矛盾。电动势的定义为非静电力在闭合回路对单位正电荷做的功①。或电动势为单位正电荷从负极经电源内部移到负极时非静电力做的功②。如：干电池电动势为 1.5V，即在电池内部把单位正电荷从负极搬运到正极过程中，化学力（非静电力）做的功。则电磁感应现象中电动势为1V的意思就是在电源内部把单位正电荷从电源负极搬运到电源正极过程中，非静电力（感生电动势为涡旋电场力，动生电动势为洛伦兹力）做的功为1J。上述的两道高考题目中，（2001年高考）电磁流量计的上下表面的电势差是路段电压，（2010年重庆23题）法拉第利用河流发电的模型中两金属板的电势差也是路段电压。但注意， ε=Bqv・dq或 ε dq=Bqv,而不是Bqv=Udq ，或也可以从总能量角度理解，电动势做的总功（其它能量）等于总的电能。

但新的问题又马上出现了，洛伦兹力不是永不做功的吗？其实并不矛盾。分析如下:

导体向右以 V1运动，电荷受力沿导体向下以V2 运动，电荷的实际运动速度 V与 V1是不同的，应为 V1与 V2的合速度。

F洛应与V 垂直，如图3所示， 即:f1=qV1B f2=qV2B

图3

这样洛伦兹力就分成了两部分，分力 f1和分力 f2在时间 内，两部分力做的功分别为：

Wf1=qV1B・V2t（非静电力） Wf2=-qV2B・V1t（安培力）

两个力做的总功为 Wf1+Wf2=0即 F洛做功为零。

安培力 Wf2=-qV2B・V1t=-BV1qV2t=-BV1q=-BV1q=ε q转化为电能。

由此我们可以看出，动生电动势的产生过程中，洛伦兹力是不做功的，产生电动势的非静电力是洛伦兹力沿导体方向的一个分力，另一个垂直导体方向的分力的总和从宏观上表现为安培力。这两个力都做了功，但总功为零。从能量转化的角度来看，安培力做负功把机械能转化为电能。

另外，霍尔效应还可以用来测半导体材料的性质。半导体中参与导电的电流载体称为载流子。N型半导体的载流子是带负电的电子，P型半导体的载流子是带正电的“空穴”，如图所示，一块厚度为d、宽度为L的长方形半导体样品，置于方向如图所示、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，当半导体样品中通以向右的电流强度为I的恒定电流时，样品上、下底面出现恒定电势差U，且上表面带正电、下表面带负电。设半导体样品中每个载流子带电荷量为q，半导体样品中载流子的密度（单位体积内载流子的个数）用n表示，则可以判断样品材料类型为P型半导体，其中载流子密度n大小的表达式为n= BΙqLU。

总之，霍尔效应是电磁感应中一个重要的现象，曾今获得过诺贝尔奖，在很多领域有重要的应用。我们只有深刻认识其本质才能很好的理解和创造新的应用。

参考文献

［1］ 赵凯华、陈熙谋《电磁学》77-78页

第9篇：流体静力学方程的应用范文

化工原理属于化工技术基础课程,该课程的内容是利用某些自然科学的原理,如数学、物理和化学,研究化学工程中通用的基本规律,研究分析各种化工单元操作的基本原理和典型化工设备的结构原理,给出工艺过程设计和设备设计的计算方法。这门课在化工类专业的教学计划中起到承前启后、由理及工的“桥梁”作用,是从自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程。化工原理课程研究化工过程中的原理及规律时,研究者多采用建立“模型”的研究方法。正确地建立所研究问题或对象的模型是描述问题和解决问题的关键。学者们认为在该课程的教学中强化建立模型的概念和重要性,对于培养学生利用基础科学理论研究工程问题的能力,养成工程思想方法有着重要的意义。

一、化工原理教学内容性质特点

从理论知识体系来看,先行的数学、物理和化学等课程主要是揭示自然界中的普遍规律,属于自然科学的范畴。而化工原理课程中所研究的问题是在化工过程设备中工艺物流内或物流之间所发生的多因素、多变量的物理过程,因此,分析和处理问题的方法也就与理科课程有较大的差异。动量传递、热量传递及质量传递等三种理论是贯穿于各单元操作的一条主线,是研究各种化工单元操作的理论基础。研究各单元操作中的动量、热量及质量传递现象,剖析认识其微观过程规律,对于所研究的微观过程进行“模型化”描述是非常有益的方法。化工过程中的某些物理体系,其影响因素比较少或者便于进行恰当地简化,可以直接引用已有的基础理论进行分析描述。而某些工程问题是多因素、多变量的综合性问题,力求准确地形象地“模型化”表征问题,探求合理的研究方法,是这门工程学科发展的核心。

二、化工原理教学中典型的建立“模型”的研究方法

1、流体静力学方程式的导出在化工原理中,流体流动是最常用和最重要的化工单元操作。为了研究流体流动过程中的规律,在工程上最关注流体能量的转换规律,而流体能量恰好通过流体流动参数如流速u、静压强p及相对于某一水平基准面的位高z等进行反映。首先从研究处于特殊状态的流体———静止流体入手,因为从力学的角度来考虑,静止流体恰是处于受力平衡的状态,处于一种特殊的运动形态。根据牛顿第二定律,力、运动位移和功(机械能)存在着内在的联系。机械能有三种基本形式,即位能(势能)、静压能和动能。对于静止的流体不会涉及到动能。能量守恒这是自然界中的基本规律,在静止的流体中是如何反映这一规律的呢?必须面对静止的流体这一物理体系,恰当地建立一模型作为分析描述的对象。从静止的流体(设流体为不可压缩性流体,其的密度为ρ)中任意取出一立方体形状的流体微元,其三个边长分别为dx、dy、dz,将其放置于空间三维直角坐标系中,并且dx边、dy边及dz边分别平行于x轴、y轴及z轴。该流体微元的中心点坐标为(x,y,z),该中心点流体的静压强为p。如图1所示。显然对于该流体微元在x轴、y轴z及轴上的受力分析是相似的。就以z轴方向上的分析为例。流体所受到的力分为表面力和体积力。从牛顿粘性定律来考虑,在平行于z轴的4个侧面上均不存在着剪切力,因为静止的流体微元与相邻的流体之间没有相对运动。上截面abcd上存在的静压力（式略）该式表明作用于单位质量静止流体在z轴方向上的力等于零。同理,设作用于单位流体质量上的体积力分别在x轴、y轴上的分量分别为X、Y,通过同样的分析可以得出作用于单位质量静止流体分别在轴、轴上的力的表达式为（式略）尽管在各方向上的力均等于零,但是,也要强调力的方向性,而一旦根据力×位移=功(机械能)的概念,将力转换成为功(机械能),则转变成了无方向性的标量。作如下的处理,分别在x轴、y轴及z轴方向上,设在力的作用下发生位移分别为dx、dy及dz将所得到的功(机械能)加和起来,得到下式（式略）静止流体微元受力模型的建立,也为研究定常态流动流体的基本规律奠定了基础。首先研究理想流体(粘度μ=0)定常态流动,这样,可暂时避免考虑在运动方向上流体层与层之间的剪切力,使得对于定常态流动着的流体微元受力分析结果的表示式仍然与静止流体微元的相同,但是,因为是运动着的流体,在运动方向上的力、加速度的关系则仍然根据牛顿第二定律来定。例如,在z轴方向上,可写出（式略）2、通过圆筒壁定常态热传导速率表达式的导出化工管道和多种化工设备的形状都是圆筒形的,很多化工过程需要涉及通过这种圆筒壁传热的问题。为了利用傅立叶一维热传导定律来描述通过圆筒壁热传导速率的问题,需要建立合适的模型,并且考虑采用相适宜的坐标系。根据发生传热的实际情况,热量沿着圆筒壁的厚度方向,从壁的一侧传到另一侧。在整个圆周横截面上是完全相同的情形,在圆筒壁的长度方向上几乎不存在温度的差异,故一般视为均匀一致。因此,建立“圆筒壁”模型,将其巧妙地放置于柱坐标系中(如图2所示),圆筒的中心轴与Z轴相重合。假设圆筒内有稳定的热源,保持内壁温度为t1,圆筒壁外环境条件保持稳定,外壁温度为t2。圆筒壁材料在平均温度下的热导率为λ。热量仅沿着壁的厚度方向,即圆筒壁半径r方向发生传递,传热面为圆筒壁面,即2πrl,半径r方向即为传热面的法线方向。因此,在所建立的这样的模型中,热传导仍然为定常态一维的问题。选取了柱坐标以及恰当的圆筒壁模型摆放方式这是关键。在这种定常态温度场热传导的过程中,传热面积是随着半径的变化而变化的,所以,热流密度q值在这样的温度场中是变化的,但是在总传热面积上的传热速率Q为一不变的值,即Q既不随时间变化,又不随半径变化。写出表达式为（式略）3、气体吸收模型和传质速率的研究在研究气体吸收传质速率之前,首先要明确传质发生的机理。研究者普遍认为,流体的分子扩散和质点对流是引起传质的根本原因。膜理论是研究分子扩散传质的最直观的简化模型。膜理论认为,如果气相和液相的流动状况保持稳定,则传质过程能够保持为某一定常态。膜理论假定在气液相界面的两侧,分别存在着一层静止(近似静止)的气膜和液膜。在膜内存在着溶质组分在传质方向上(如图3所示z向)的分子扩散和主体流动。考虑单位时间内、穿过单位膜面积的溶质组分A的量NA(kmol/s.m2),其由两部分组成,一是分子扩散,由费克定律来描述（式略）4、流体穿过颗粒层压降(机械能损失)的研究在固定床反应器、过滤等操作中遇到这种问题。流体在通过固体颗粒床层所形成的弯曲交错的网状结构通道的过程中产生机械能损失,对于这样的流动直接进行如实的数学描述几乎是不可能的。根据流体力学的理论,某流体穿过某种颗粒床层时,有两个关键的因素决定着流体的机械能损失:(1)流体在网状结构通道中流过时对于流体产生粘滞力的颗粒的所有表面积;(2)流体在网状结构通道中的实际流速。借鉴相关问题的研究成果,建立合理简化的物理模型(如图4所示)。研究流体流动机械能损失的问题,自然容易联想到流体流过直管时的机械能损失问题。设法建立合理简化的物理模型,诚然,必须保持要保持简化的物理模型与原型中在产生流体的机械能损失这个问题上要具有等效性。为了确保简化的物理模型与原模型的等效性,就要保持影响流体机械能损失的两个关键因素不变。将厚度为L的固定床中的所有不规则通道,简化成为Le长度为的一组平行细管,并规定:(1)所有细管的内表面积等于床层颗粒的全部有效表面积;(2)所有细管中供流体流动的全部空间等于颗粒床层的空隙容积。采用已有的理论,描述简化的物理模型的机械能损失(即原模型的机械能损失)。根据流体力学,并联管路的机械能损失等于其中某一支路的机械能损失,所以,只描述简化模型中任意一根细管的机械能损失即可。根据直管机械能损失的表达式可以写出物理模型的机械能损失(压降)（式略）