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性很強、應用性很廣的學科。本學科以流體力學理論與工程科學研究為基礎，并與工程實際緊密結合。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、煤和瓦斯突出災害的防治、核廢料地下存放等學科領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)流體流動相關理論與技術過程中，我們面臨大量的復雜流體介質(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。通過復雜流體系統(tǒng)在復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、射流技術、破巖技術、井控技術、舉升技術、集輸技術，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域的基礎或應用基礎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，并與工程實際緊密結合。主要進行計算流體力學、流體力學實驗方法與實驗技術、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、水力工程等領域起到了關鍵作用，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、煤和瓦斯突出災害的防治，以及地下儲氣庫工程、核廢料地下存放等領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、復雜耦合滲流研究及應用、環(huán)境及災害滲流力學研究、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問題的學科。它與多相流體力學、化學反應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。

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）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，各種氣象災害(如臺風、風暴潮)，地質(zhì)災害(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、預報的研究，以及其它自然和工業(yè)災害（如各種火災）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)律及其實際應用的技術科學。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合物理、化學等方法進行工藝和流程處理和技術優(yōu)化，并進行相應的理論研究和應用。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問題仍需進行深入研究。多項理論和技術的結合將對礦業(yè)加工工程的學科和技術的發(fā)展將起到推動作用。