[科普中国]-羽流

解释

1、指道士。也作“羽客”。

2、英文为plume，又称“缕流”，流体力学专业用语。

一个羽流的标准定义是“一柱流体在另一种流体中移动”（a column of one fluid moving through another，见英文维基）。这个定义包含了羽流，然而也包含不适宜称为羽流的情况，比如喷泉喷出的水柱。1

要素羽流有四个要素：一、是含有动量的流体Flow 1；二、是不含动量的流体介质Flow 2；三、是Flow 1跟Flow 2在密度上差别不能太大，但同时二者还不能同质，以至于无法分清楚二者的边界；四、是F1不受F2之外的阻扰——也就是说Flow 1完全是在Flow 2之中流动。

如，若Flow 1是液体，而Flow 2 是空气，那么就有前述的喷泉喷水，不会产生羽流现象，因为Flow 2对Flow 1的作用可以忽略不计，二者相互基本上不发生扩散；在水中吹气，阻力太大，也不会发生羽流现象。

我们呼吸吹气时不发生羽流，因为尽管我们呼出来的气体跟空气有化学成份上的区别，从物理特性上说，没有太多差别，无法分清楚呼出气流跟其介质空气的边界，所以也无法形成羽流。羽流是成形的，尽管最终会消融于介质中，边界越来越模糊直至消失。如果我们吸烟，吐出来的烟气流就与空气不同质了，同介质空气之间就有了边界，就形成了羽流。

羽流在观察期间有一个动力源，也就是说喷射出来的流体柱Flow 1需要有动量，如果这个动量消失了，羽流也就会很快消散解体。羽流的特点就是由于介质分子的阻扰，流体柱在向前流动过程中，会扩大，形成羽毛状或者扫帚状外观。

从火箭发动机喷管喷射出来的羽毛状的高速高温燃气流。火箭羽流是一种气体分子浓度大、电子密度和电子碰撞频率都很高的弱等离子体。它与雷达微波之间会发生相互作用，使微波信号功率大为降低，影响导弹的制导。对于卫星和空间站，由于其表面上有敏感的光学电子元件，当姿控或轨控发动机工作时，羽流有可能撞击表面板和仪表，造成粒子污染和表面及议表的老化，从而对卫星和空间站的控制造成不良影响，严重影响它们的工作寿命。因此，研究火箭发动机羽流场的参数分布及其对卫星或空间站的各方面影响有非常重要的实际意义。由于真空环境很难进行实验模拟，因而真空羽流场的实验研究一直很难进行，仅有少数实验研究报导。20世纪80年代以来开始用数值模拟方法研究羽流，对大气层中羽流的研究已经取得了较大进展，但对超高空和真空羽流的数值模拟研究还有待完善。

羽流在火灾中的情况分析火灾科学是一门蕴含着燃烧学、流体动力学、燃烧化学、传热传质等多学科交叉的复杂科学。在火灾科学研究中试验研究是一种很重要的研究方法，是认识和解决理论问题和工程实践问题的重要手段。

由于实际火羽流十分复杂，为了从理论上分析火羽流的基本特征和参数之间的相互关系，首先要对实际火羽流进行简化，理想羽流简化如图 2.1 所示。理想羽流的基本假设如下：

（1）火源为一点源，羽流是从该点源出发的轴对称射流；燃烧释放的能量全部进入羽流区，忽略火焰对外界辐射所引起的能量损失；

（2）采用 Boussinesq 近似，假设密度在羽流运动区域内与环境密度相比变化较小，仅在ρ ρ∞（−）项出现时需考虑密度的差别，因此理想羽流理论有时又被称为弱羽流理论，由此假设导出的方程只适用于远场。

（3） 假设速度、温度和驱动力在任意高度均具有相似的分布，即均为“帽状”分布，并进一步假设温度、速度和驱动力在任意高度r