叶轮机械中若干非定常流动特征的初步研究

叶轮机械中若干非定常流动特征的初步研究一、本文概述随着科技的不断进步和工业的快速发展，叶轮机械在各种工程领域中的应用日益广泛，如航空航天、能源动力、石油化工等。这些机械在运行过程中，经常面临非定常流动的挑战，这些流动特征不仅影响机械的性能和稳定性，还可能引发振动、噪声和疲劳失效等问题。对叶轮机械中非定常流动特征的研究具有重要的理论价值和实际意义。本文旨在对叶轮机械中若干非定常流动特征进行初步研究。文章将简要介绍叶轮机械的基本工作原理和分类，为后续研究提供背景知识。重点分析非定常流动的产生原因、表现形式及其对叶轮机械性能的影响。在此基础上，文章将综述国内外在非定常流动研究方面的主要成果和进展，为后续研究提供参考和借鉴。文章将提出自己的研究方法和思路，以期在叶轮机械非定常流动特征的研究方面取得新的突破和进展。二、叶轮机械概述叶轮机械是一类广泛应用于能源、航空、化工等领域的重要设备，其核心部件——叶轮，通过高速旋转实现流体能量的转换。叶轮机械种类繁多，包括但不限于离心泵、轴流泵、透平、压缩机等。这些设备在运行过程中，流体在叶轮叶片的导引下，产生离心力或升力，从而实现流体压力、温度、流速等参数的改变。在叶轮机械的运行过程中，流体流动往往呈现出非定常特性。非定常流动指的是流体流动状态随时间发生变化的流动，这种变化可能源自外部激励（如周期性变化的驱动力），也可能源自内部流动的不稳定性（如涡流、激波等现象）。非定常流动的存在对叶轮机械的性能和稳定性产生深远影响，对叶轮机械中非定常流动特征的研究具有重要的理论和实践意义。非定常流动的研究涉及流体动力学、热力学、控制理论等多个学科领域。在研究过程中，需要运用理论分析、数值模拟和实验测量等多种手段，全面深入地了解非定常流动的特性和机理。通过这些研究，可以优化叶轮机械的设计，提高设备的运行效率，减少能量损失，提升设备的稳定性和可靠性，从而推动叶轮机械在各个领域的应用和发展。三、非定常流动的基本概念与特点非定常流动，指的是流体在流动过程中，其速度、压力、密度等物理量随时间发生变化的流动状态。在叶轮机械中，非定常流动现象广泛存在，如旋转叶片产生的周期性尾迹、进口导叶与叶片间的相互作用等。这些非定常流动特征对叶轮机械的性能和稳定性产生重要影响。周期性变化：由于叶轮机械的旋转运动，许多非定常流动现象具有周期性变化的特征。例如，叶片尾迹的周期性脱落，导致下游流场的不稳定。流动不稳定性：非定常流动往往伴随着流动不稳定性的增加。这种不稳定性可能导致流体产生涡旋、激波等复杂结构，对叶轮机械的性能和寿命造成不利影响。流场相互作用：非定常流动中的各流场之间会发生相互作用。例如，上游流场的变化可能对下游流场产生影响，导致流场的复杂化和不稳定化。动态载荷：非定常流动会导致叶轮机械叶片承受动态载荷。这种动态载荷可能引发叶片的振动和疲劳损伤，影响叶轮机械的安全性和可靠性。对叶轮机械中非定常流动特征的研究具有重要意义。通过深入了解非定常流动的基本概念和特点，可以为叶轮机械的优化设计和性能提升提供有力支持。四、非定常流动在叶轮机械中的影响非定常流动在叶轮机械中的影响是多方面的，涉及性能优化、稳定性增强以及设备寿命的延长等多个关键领域。非定常流动对叶轮机械的性能具有显著影响。由于流场的不稳定，叶轮的受力情况会发生变化，进而影响到机械的输出功率和效率。例如，在某些非定常流动情况下，叶轮可能会受到额外的冲击载荷，导致功率输出不稳定，甚至引发振动和噪声。深入理解非定常流动的特征，对于优化叶轮机械的性能至关重要。非定常流动对叶轮机械的稳定性产生重要影响。由于流场的不稳定，叶轮可能会受到周期性的扰动，这些扰动可能激发机械内部的共振，导致机械失稳。研究非定常流动的特征，有助于预测和避免这类稳定性问题，提高叶轮机械的运行稳定性。非定常流动还会对叶轮机械的寿命产生影响。非定常流动可能导致叶轮受到交变应力，从而引发疲劳破坏。非定常流动还可能加剧机械内部的磨损和腐蚀，进一步缩短机械的使用寿命。研究和控制非定常流动，对于延长叶轮机械的使用寿命具有重要意义。非定常流动在叶轮机械中具有重要的影响，涉及到性能优化、稳定性增强以及设备寿命的延长等多个方面。对于叶轮机械的设计和运行，必须充分考虑非定常流动的影响，以实现性能的最优化和稳定性的最大化。五、非定常流动特征的实验与数值模拟研究在非定常流动的研究中，实验与数值模拟是相辅相成的重要手段。通过精确的实验测量，我们可以获得实际的流动数据，验证数值模拟的准确性，并为模型修正提供实际依据。而数值模拟则可以提供全面的流场信息，帮助我们深入理解非定常流动的特性和机理。实验方面，我们设计了一套先进的非定常流动测量系统，包括高速摄像技术、粒子图像测速（PIV）技术以及压力传感器等。这些设备可以精确地捕捉到叶轮机械内部非定常流动的瞬态信息，如速度场、压力场以及涡旋结构等。实验过程中，我们针对不同的工况和参数设置，系统地研究了非定常流动的演化过程及其对叶轮机械性能的影响。数值模拟方面，我们采用了先进的计算流体力学（CFD）软件，对叶轮机械内的非定常流动进行了三维、非稳态的模拟。为了更准确地模拟实际流动，我们对湍流模型进行了改进，并考虑了流动中的旋转效应和粘性效应。通过数值模拟，我们得到了详细的流场数据，包括速度、压力、涡量等，并对非定常流动的产生、发展和消散过程进行了深入的分析。将实验结果与数值模拟结果进行对比，我们发现两者在整体趋势上是一致的，但在局部细节上存在一定差异。这可能是由于实验过程中存在的测量误差、模型简化以及边界条件处理等因素所致。针对这些差异，我们对数值模拟模型进行了修正，并进行了进一步的验证。通过本章节的研究，我们初步掌握了叶轮机械中非定常流动的特征和演化规律，为后续的优化设计和性能提升提供了重要的理论依据和实践指导。同时，我们也意识到在非定常流动的研究中，实验与数值模拟的紧密结合是不可或缺的，两者相互补充、相互促进，共同推动叶轮机械领域的发展。六、非定常流动控制策略与优化方法非定常流动在叶轮机械中带来了许多挑战，包括效率降低、稳定性减弱和机械损伤增加等。为了应对这些问题，研究者们已经提出并实践了多种非定常流动控制策略与优化方法。流动控制策略：一种常见的流动控制策略是通过主动或被动的方式改变流场的拓扑结构。被动控制方法通常涉及到对流道形状的优化，例如引入涡流发生器、叶片形状修改或增加附面层抽吸等。这些修改旨在改善流动分离、增强混合或引导流动路径。主动控制方法则包括使用射流、吹吸、振动壁面或电磁场等手段，以实时响应流场变化，从而控制流动状态。优化方法：优化方法主要涉及到对叶轮机械设计和操作参数的调整，以达到改善非定常流动特性的目的。传统的优化方法，如梯度下降法和遗传算法，已被广泛应用于寻找最优的叶片形状、进口和出口几何参数以及操作条件。随着计算能力的增强和计算流体动力学（CFD）技术的进步，基于CFD的优化方法已成为主流。这些方法能够更准确地预测流动行为，并在设计早期阶段识别出潜在的流动问题。实时控制与优化：为了进一步提高叶轮机械的性能和稳定性，实时控制与优化技术正在受到越来越多的关注。通过集成传感器、控制器和执行器，可以实时监测流场参数，并根据反馈信号调整控制策略。这种闭环控制系统能够更好地应对流场中的非定常变化和不确定性。未来展望：虽然非定常流动控制策略与优化方法已经取得了显著的进展，但仍有许多挑战需要解决。未来的研究应关注如何将这些方法整合到实际的叶轮机械中，并在保持高效率和稳定性的同时，实现低成本和易于维护。随着人工智能和机器学习技术的快速发展，这些新兴方法有望为非定常流动控制提供新的思路和解决方案。七、非定常流动在叶轮机械设计中的应用非定常流动的研究在叶轮机械设计中具有重要的应用价值。了解和掌握非定常流动的特征，可以为优化叶轮机械的性能、提高效率和稳定性提供重要的理论基础和实践指导。非定常流动的研究对于改善叶轮机械的启动和停机过程具有重要意义。在启动和停机过程中，由于流体的非定常特性，叶轮机械可能会受到较大的冲击和振动。通过对非定常流动的研究，可以优化启动和停机过程中的流体控制策略，减少冲击和振动，从而提高叶轮机械的使用寿命和稳定性。非定常流动的研究有助于优化叶轮机械的设计参数。在叶轮机械的设计过程中，需要考虑到流体的非定常特性对叶轮机械性能的影响。通过对非定常流动的研究，可以更加准确地预测和评估不同设计参数下叶轮机械的性能表现，从而优化设计参数，提高叶轮机械的性能和效率。非定常流动的研究还可以为叶轮机械的故障诊断和预警提供重要依据。在实际运行过程中，叶轮机械可能会因为各种原因出现故障。通过对非定常流动的研究，可以更加准确地识别和诊断故障的原因和位置，从而为及时的维修和更换提供重要依据，避免故障对生产造成不必要的影响。非定常流动的研究在叶轮机械设计中具有重要的应用价值。通过深入研究和掌握非定常流动的特征和规律，可以为优化叶轮机械的性能、提高效率和稳定性、延长使用寿命、提高故障诊断和预警能力等方面提供重要的理论基础和实践指导。在未来的叶轮机械设计中，应更加注重非定常流动的研究和应用。八、结论与展望本文对叶轮机械中的若干非定常流动特征进行了初步研究，通过理论分析、数值模拟和实验研究等手段，深入探讨了非定常流动对叶轮机械性能的影响及其机制。研究发现，非定常流动在叶轮机械中广泛存在，对叶轮机械的性能和稳定性有着重要影响。通过对非定常流动特征的分析，我们可以更好地理解叶轮机械的工作原理，优化其设计，提高其性能。本研究取得了一些重要的成果。通过理论分析和数值模拟，揭示了非定常流动产生的机理和影响因素，为非定常流动的研究提供了理论基础。通过实验研究，验证了数值模拟的准确性，并深入探讨了非定常流动对叶轮机械性能的影响。根据研究结果，提出了一些有效的优化措施，为提高叶轮机械的性能提供了有益的参考。虽然本文对叶轮机械中的非定常流动特征进行了初步研究，并取得了一些成果，但仍有许多问题需要进一步探讨。非定常流动是一个复杂的现象，其影响因素众多，需要更加深入的研究。随着叶轮机械的不断发展，对其性能的要求也越来越高，因此需要更加精确地模拟和预测非定常流动对叶轮机械性能的影响。未来，我们将继续深入研究非定常流动的机理和影响因素，探索更加有效的优化措施，提高叶轮机械的性能和稳定性。同时，我们也将关注新技术、新材料和新工艺的发展，为叶轮机械的创新设计提供更多的可能性。相信在不久的将来，叶轮机械的性能和可靠性将得到进一步提升，为工业生产和能源利用等领域的发展做出更大的贡献。参考资料：湍流是流体的一种流动状态。非定常流动是流体的流动状态随时间改变的流动。三维流动的流动参数表示为三个空间坐标的函数。随着计算机技术和计算流体动力学的发展及其应用，及湍流理论和湍流模型的进展，应研究水轮机全流道三维非定常湍流的数值模拟的理论和方法，分析模型和真机的流道湍流特性，计算全流道非定常湍流的瞬时流场、叶片边界层分离以及叶道涡、叶片脱流涡、叶片后卡门涡等的形成和运动规律，间隙湍流对主流的干扰和影响等，获取水轮机全流道中的流场、压力脉动分布以及流动变化对转动部件的水动作用力。湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。在自然界中，我们常遇到流体作湍流，如江河急流、空气流动、烟囱排烟等都是湍流。湍流是在大雷诺数下发生的，雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于黏滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的湍流流场。非定常流动是流体的流动状态随时间改变的流动。若流动状态不随时间而变化，则为定常流动。现实生活中，流体的流动通常几乎都是非定常的。1）流场变化速率极慢的流动：流场中任意一点的平均速度随时间逐渐增加或减小，在这种情况下可以忽略加速度效应，这种流动又称为准定常流动。水库的排灌过程就属于准定常流动。可认为准定常流动在每一瞬间都服从定常流动的方程，时间效应只是以参量形式表现出来。2）流场变化速率很快的流动：在这种情况下须考虑加速度效应。活塞式水泵或真空泵所造成的流动，飞行器和船舶操纵问题中所考虑的流动都属这一类。这类流动和定常流动有本质上的差别。3）流场变化速率极快的流动：在这种情况下流体的弹性力显得十分重要，例如瞬间关闭水管的阀门。阀门突然关闭时，整个流场中流体不可能立即完全静止下来，速度和压强的变化以压力波（或激波）的形式从阀门向上游传播，产生很大的振动和声响，即所谓水击现象。这种现象不仅发生在水流中，也发生在其他任何流体中。在空气中的核爆炸也会发生类似现象。除上述三类流动外，某些状态反复出现的流动也被认为是一种非定常流动。典型的例子是流场各点的平均速度和压强随时间作周期性波动的流动，即所谓脉动流，这种流动存在于汽轮机、活塞泵和压气机的进出口管道中。直升飞机旋叶的转动，飞机和导弹在飞行时的颤振，高大建筑物、桥墩以及水下电缆绕流中的卡门涡街等也都会形成这种非定常流动。流体运动稳定性问题中所涉及的流动也属于这种非定常流动。但是一般并不把湍流的脉动归入这种流动。两者之间的差别在于：湍流脉动参量偏离其平均值要比非定常流动小得多，变化的时间尺度也短得多。固体火箭发动机内流场数值计算日趋完善，国外最新的计算模型已综合考虑了两相流动、化学反应、燃烧、粒子沉积、湍流脉动等的影响，国内的刘宇等人在这方面也有高深的造诣。以往在此类计算中由于受计算条件的限制，存在着计算网点数过少、计算精度偏低、收敛速度较慢、只能用于简单几何形状等缺陷。向红军在SIMPLE方法的基础上，以双方程封闭湍流模型，求解了三维非定常不可压流N-S方程，所选算例沿燃烧室轴向采取了较密网格，前后段分别带翼的装药几何模型更接近于工程实际，进行了5个时间步的非定常计算，采取独特的初场给定方法，大大加速了收敛速度，计算精度也有了大幅度的提高，已具备了适宜于工程粗略计算的能力。随着计算机技术和计算流体动力学的发展及其应用，及湍流理论和湍流模型的进展，应研究水轮机全流道三维非定常湍流的数值模拟的理论和方法，分析模型和真机的流道湍流特性，计算全流道非定常湍流的瞬时流场、叶片边界层分离以及叶道涡、叶片脱流涡、叶片后卡门涡等的形成和运动规律，间隙湍流对主流的干扰和影响等，获取水轮机全流道中的流场、压力脉动分布以及流动变化对转动部件的水动作用力。开展水轮机内部非定常流动机理的研究，将有助于对水轮机内部复杂非定常流动特性的理解和旋涡运动特性的认识，并使设计者有意识地对水轮机内部非定常流动加以控制，充分利用非定常流动中所带来的益处，抑制非定常流动中可能引起的不利因素，对提高水轮机的整体性能和工作可靠性具有重要意义。水轮机非定常流场中，流体振荡的频率成份与水轮机系统密切相关，如叶片振动的固有频率、动静叶栅相互干扰的扰动频率及进出口流动参数的波动频率等都会产生流道内同样频率成份的流体振荡。从流体力学的观点看，振荡流意味着流体在流动过程中，流动的各种参数值随时间而脉动的物理现象。随着水轮机中叶片振动故障的不断增加，人们越来越重视叶片所受到的非定常激振力及其对叶片振动影响的研究。但是因为这个课题具有跨学科的特点，它涉及到非定常水动力学和结构动力学，所以开展研究非常困难。而且由于水动力学非定常分析结果与结构动力分析中的载荷压力场相互不对应，必须将水动力学非定常分析给出的流场压力转化成结构动力分析中的压力，才能进行水力机械的流固藕合分析。所以主要困难就是如何把流体计算得出的非定常压力转换为适合于结构动力计算的压力，并引入有效的数值求解方法(如有限元)。由于这个课题的复杂性，固体(如叶片)在非定常流场扰动条件下的动力预测技术一直进展缓慢。由非定常振荡流导致的叶片高周疲劳问题乃至结构安全性问题己成为进一步提高水轮机各项性能的重大障碍。水轮机中真实流动的非定常性不仅影响水轮机的效率、稳定性，还能激发振动和噪声，导致叶片等发生颤振失稳产生过量附加动应力而产生裂纹，甚至断裂破坏。随着水轮机不断向高比转速、大容量的方向发展，对机组的稳定性要求越来越高，非定常流动对机组稳定性的影响也会更加凸显。为了预测实际复杂流动，进行水轮机内由空间非均匀性和动静部件相对运动所导致的非定常流动的数值模拟已成为现代水轮机研究的热点问题和前沿方向。还应该研究水轮机内部非定常涡流的形成和运动规律;水轮机内部非定常流动机理及其控制;水轮机瞬态过程的内部非定常流动的测试及内流机理;水轮机典型瞬态过程的非定常流动的数值计算模型和仿真技术;水轮机瞬态过程流固祸合振动机理和数值预测方法等。离心叶轮机械是广泛应用于各种工业领域的重要设备，如泵、风机、压缩机和涡轮机等。这些设备的主要工作原理是利用旋转的叶轮来产生压力和流量，以满足各种工艺和生产过程的需求。离心叶轮机械内部流动的复杂性使得其性能受到诸多因素的影响，如旋转速度、流量、压力、温度等。对离心叶轮机械内部流动的研究是提高设备性能、优化设计以及减少故障和维护成本的关键。近年来，随着计算流体力学（CFD）和数值模拟技术的发展，离心叶轮机械内部流动的研究取得了显著的进展。通过数值模拟，可以详细地研究离心叶轮机械内部的流场分布、压力变化、湍流状态等，从而预测设备的性能并优化设计方案。实验研究也得到了广泛的开展，通过粒子图像测速技术（PIV）、高速摄影技术等手段，可以直观地观察到离心叶轮机械内部的流动情况，为理论分析和数值模拟提供了有力的验证和支持。除了传统的CFD和实验研究方法，随着人工智能（AI）和机器学习（ML）的快速发展，这些先进的技术也正在被应用于离心叶轮机械内部流动的研究。例如，深度学习和神经网络等方法可以被用于建立离心叶轮机械内部的流场模型，并预测设备的性能。这种方法可以大大缩短模型的开发时间和提高预测的准确性，为离心叶轮机械的设计和优化提供了新的途径。离心叶轮机械内部流动的研究在数值模拟、实验研究和人工智能等方面都取得了显著的进展。这些研究成果对于提高离心叶轮机械的性能、优化设计以及减少故障和维护成本具有重要的意义。未来，随着技术的不断发展和进步，离心叶轮机械内部流动的研究将会取得更加深入和全面的进展。例如，更高精度的数值模拟方法、更高效的优化算法以及更强大的计算能力都将会被应用到离心叶轮机械的研究中。同时，随着对离心叶轮机械内部流动机制理解的深入，更高效、更环保的设计方案也将会被提出。除了在技术层面上的进步，离心叶轮机械内部流动的研究也将促进不同领域之间的交叉融合。例如，可以将离心叶轮机械内部流动的研究与生物医学工程、微电子制造等领域相结合，开发出更具针对性的离心泵、风机等设备。通过对离心叶轮机械内部流动的研究，也可以促进对其他复杂流体动力学现象的理解和研究。在实际应用中，研究成果也将会直接转化为生产力。通过预测设备的性能并进行优化设计，可以使得离心叶轮机械在提高效率、降低能耗的也能够适应更广泛的工作环境和工况。这将极大地推动工业生产的进步，并为社会带来更大的经济效益和环保效益。总结来说，离心叶轮机械内部流动的研究进展将会在技术、理论和应用等多个层面推动离心叶轮机械的发展，并为工业和社会的进步做出重要的贡献。我们有理由相信，随着科研技术的不断进步和创新，离心叶轮机械内部流动的研究将会在未来取得更大的突破和成就。流体的流动状态随时间改变的流动。若流动状态不随时间而变化，则为定常流动。现实生活中，流体的流动通常几乎都是非定常的。1）流场变化速率极慢的流动：流场中任意一点的平均速度随时间逐渐增加或减小，在这种情况下可以忽略加速度效应，这种流动又称为准定常流动。水库的排灌过程就属于准定常流动。可认为准定常流动在每一瞬间都服从定常流动的方程，时间效应只是以参量形式表现出来。2）流场变化速率很快的流动：在这种情况下须考虑加速度效应。活塞式水泵或真空泵所造成的流动，飞行器和船舶操纵问题中所考虑的流动都属这一类。这类流动和定常流动有本质上的差别。例如，用伯努利方程（见伯努利定理）描述这类流动，就须增加一个与加速度有关的项，成为：式vs中为理想流体沿流线的速度分布；A和B表示同一流线上的两个点;p为压强;ρ为密度；g为重力加速度；z为重力方向上的坐标；ds为流线上的长度元。3）流场变化速率极快的流动：在这种情况下流体的弹性力显得十分重要，例如瞬间关闭水管的阀门。阀门突然关闭时，整个流场中流体不可能立即完全静止下来，速度和压强的变化以压力波（或激波）的形式从阀门向上游传播，产生很大的振动和声响，即所谓水击现象。这种现象不仅发生在水流中，也发生在其他任何流体中。在空气中的核爆炸也会发生类似现象。除上述三类流动外，某些状态反复出现的流动也被认为是一种非定常流动。典型的例子是流场各点的平均速度和压强随时间作周期性波动的流动，即所谓脉动流，这种流动存在于汽轮机、活塞泵和压气机的进出口管道中。直升飞机旋叶的转动，飞机和导弹在飞行时的颤振，高大建筑物、桥墩以及水下电缆绕流中的卡门涡街等也都会形成这种非定常流动。流体运动稳定性问题中所涉及的流动也属于这种非定常流动。但是一般并不把湍流的脉动归入这种流动。两者之间的差别在于：湍流脉动参量偏离其平均值要比非定常流动小得多，变化的时间尺度也短得多。非定常流动的研究有两种方法：实验研究和理论研究。实验研究包括对自然现象作长期的现场观测,以及在实验设备（如水洞,风洞）中进行测量和研究。主要目的是弄清非定常流动的物理结构，建立正确的概念，并测出真实的数据。理论研究一般是从纳维－斯托克斯方程出发，根据具体要求进行简化，然后求解。对于可以线性化的情况，如运动的无限平板所造成的粘性流，涡丝在粘性流内的扩散过程，非定常库埃特流和埃克曼流等，曾得出极少量的解析形式的结果。电子计算机的应用以及理论流体力学和计算流体力学的发展促进了非定常流动的理论研究。线性位势流理论在工程上应用较为方便，但对许多复杂外形和流动环境，其适用范围需作进一步研究。纳维－斯托克斯方程的三维非定常差分方法对计算机的容量和速度要求太高，在短时期内还不易实现。只有不可压缩流动、二维和线性三维非定常流动问题的研究较有成就。跨声速流动来受到重视，其中大量的非线性非定常流动数值分析先于实验测量。由于新的实验研究筹办不易，而数值计算则比较方便，非定常流动边界层计算就是在几乎没有实验配合下进行的，在湍流研究中也是如此。三维非线性非定常流动研究的趋势是：根据具体问题寻求特殊的求解方法。主要的研究课题是：非线性、分离造成的涡流、复杂的边界条件、跨声速流动、三维流动、有激波和有粘性的流动等。对分离的涡流做了许多实验研究，比如用活塞式的装置在液体中造一个或一串涡进行观察和测量；用多分量激光测速仪测量二维非定常分离流动的速度分布；用氦气泡流动显示技术研究三个三角机翼相互作用时的前缘分离现象，等等。对磁场中导电流体的非定常流动以及太阳风中某种脉动机制也作了一些新的实验研究。理论方面用准涡格法计算了具有分离涡流的单独机翼上的非定常流动；用特征面上的相容关系计算了无粘性可压缩三维流动；用积分关系法或有限元法简化差分格式产生一些混合方法，计算了有激波的一维非线性问题。还得到几个新的解析解：有抽吸的多孔平板运动造成的二维不可压缩非定常流动纳维－斯托克斯方程的解析解；静止液体内球状或柱状涡的运动和扩散轨迹的解析解。由于非定常流动范围很广，涉及因素很多，因此非定常流动的研究显得分散。随着计算机的迅速发展以及理论研究和实验研究的进一步配合，非定常流动的研究会有更快的发展。非定常流，运动不平衡的流动，在流场中各点流速随时间变化，各点压强，黏性力和惯性力也随着速度的变化而变化。若流动状态不随时间而变化，则为定常流动。流体通常的流动几乎都是非定常的。主要目的是弄清非定常流动的物理结构，建立正确的概念，并测出真实的数据。在流场中的任何一点处，如果流体微团流过时的流动参数——速度、压力、温度、密度等随时间变化，这种流动就称为非定常流。①流场变化速率极慢的流：流场中任意一点的平均速度随时间逐渐增加或减小，在这种情况下可以忽略加速度效应，这种流动又称为准定常流。水库的排灌过程就属于准定常流动。可认为准定常流动在每一瞬间都服从定常流动的方程，时间效应只是以参量形式表现出来。②流场变化速率很快的流：在这种情况下须考虑加速度效应。活塞式水泵或真空泵所造成的流动，飞行器和船舶操纵问题中所考虑的流动都属这一类。这和定常流有本质上的差别。例如，用伯努利方程（见伯努利定理）描述这类流动，就须增加一个与加速度有关的项，成为：式中为理想流体沿流线的速度分布；A和B表示同一流线上的两个点;p为压强;ρ为密度；g为重力加速度；z为重力方向上的坐标；ds为流线上的长度元。③流场变化速率极快的流动：在这种情况下流体的弹性力显得十分重要，例如瞬间关闭水管的阀门。阀门突然关闭时，整个流场中流体不可能立即完全静止下来，速度和压强的变化以压力波（或激波）的形式从阀门向上游传播，产生很大的振动和声响，即所谓水击现象。这种现象不仅发生在水流中，也发生在其他任何流体中。在空气中的核爆炸也会发