流体力学漩涡产生的原因范文第1篇

马骕（1988—） 男，汉族，郑州大学水利与环境学院，水利水电工程专业

摘要：桥墩冲刷是桥墩设计的关键环节，其对桥渡的破坏多突发性和偶然性。文章通过对桥墩局部冲刷特征及冲刷机理的研究。分析了桥墩特征、流体特征等因素对桥墩局部冲刷的影响，并提出了有效的防冲刷保护措施。

关键词：局部冲刷；冲刷分析；流体特征；防护措施

桥墩冲刷是桥墩设计的关键环节，由于桥墩冲刷影响因素众多，难以较准确地预估，加之随着水文现象的变化，其对桥渡的破坏多突发性和偶然性。所以目前桥墩冲刷研究仍具有重要意义。

一、桥墩局部冲刷特征

（一）桥墩局部冲刷的概念

桥梁建成后，除了河床的自然演变外，还有由于桥墩干扰水流和泥沙的运动而引起的河床冲刷，它们交织在一起同时进行.冲刷过程非常复杂。为了便于研究和计算，常把桥墩的最大冲刷深度分为独立的三个部分：自然演变引起的冲刷、一般冲刷和局部冲刷，并假定它们相继发生进行。由于桥墩阻流产生的水流冲击和涡流作用，在桥墩周围分离出三维边界层，从而产生具有高紊动和高流速特性的局部水流，引起旋涡并向下游传播和发展，产生很大的床面切力，在桥墩周围形成的局部河床变形称为桥墩局部冲刷。

（二）桥墩绕流冲刷的特征

桥墩周围水流结构主要包括墩前向下水流、墩前水面涌波和尺度很大的漩涡体系。漩涡体系是一种综合水流结构。其中包括在墩前冲刷坑边缘形成的绕桥墩两侧流向下游的马蹄形漩涡（horseshoe vortex）、桥墩两侧水流分离引起的尾流漩涡（wake vortex）。 漩涡体系在墩后及两侧还不断地由床面附近释放出小漩涡，向水面发展。绕桥墩周围扩散的马蹄形漩涡的两翼，在尾流漩涡释放时.任何一侧每释放一个尾流漩涡，就出现一个低压中心，牵动马蹄形漩涡区内的流体做横向摆动。当尾流漩涡发展到下游时，马蹄形漩涡体系则向后退入冲刷坑内。这样，随着尾流漩涡的释放，马蹄形漩涡不断地进行着横向、竖向和前后摆动。

二、桥墩局部冲刷机理

桥墩局部冲刷深度影响因素众多，与桥墩形状、桥墩附近的水流强度以及河床组成密切相关，局部冲刷机理十分复杂，概括起来，主要有以下三种观点：

（一）墩周流场的旋涡体系

将一桥墩放人三维不扰动的流速场中，墩前缘水流遇阻后由于近河底流速小。上部流速大，在河底处形成顺时针旋转的横轴漩涡，并沿床面移向桥墩两侧与绕流形成马蹄形漩涡系。墩周局部冲刷是由马蹄形漩涡系产生很高的河床剪力而形成的。

（二）墩前下降水流的冲击作用

桥墩对水流的阻碍，引起桥墩周围水流结构的剧烈变化，在墩头前缘形成一种“下降水流”，垂直向下冲刷床面泥沙，在墩前形成冲刷坑。

（三）水流受桥墩的压缩作用

桥墩周围的局部冲刷是由于桥墩压缩了水流，改变了墩周原来的流速分布，在墩的两侧流速相对增大，从而使墩两侧首先引起冲刷。冲刷逐步发展到墩的正面。根据对局部冲刷试验过程中的水流结构观测分析，上述三种观点不是孤立作用的，而是相互联系相互影响的，由此可以看出，桥墩对水流的压缩和阻碍作用，使墩周流场发生变化，从而产生桥墩两侧的“集中水流”和桥墩前的“下降水流”，“集中水流”和“下降水流”是形成马蹄形漩涡的内在原因，而马蹄形漩涡系则是产生墩周局部冲刷的直接原因。

三、局部冲刷影响因素

影响桥墩附近局部冲刷的因素很多，包括水深、流速、流向、河床泥沙类型、干容重、粒径、级配等，还涉及桥墩的尺寸、形状等。影响桥墩局部冲刷深度的因素包括下列几方面：桥墩特征因素、流体特征因素、河床质特征因素和流动特征因素。

（一）桥墩宽度B、桥墩的长度L或桥墩的直径R对局部

冲刷深度的影响引起桥墩冲刷的最主要的原因就是桥墩的存在压缩了河槽水流引起单宽流量的增大，从而导致局部冲刷。因此桥墩长度L（或桥墩直径）或长宽比L/B是影响冲刷的一个因素。一般说来，桥墩越长、桥墩越宽，在墩头处产生的局部冲刷会越深，因为B、L（或桥墩直径R）反映了构造物对水流的压缩程度，压缩越大，构造物直接阻挡水流引起水流结构的改变越大，在墩头周围形成强烈的涡流与河槽泥沙发生的作用越大，因而引起的冲刷深度越大。

（二）上游行近流速’，对局部冲刷深度的影响

1.当行近流速v小于床沙起冲流速%’，即Vo

2.当v0’≤V≤Vo（v0是床沙起动流速）时，在桥梁墩台周围因绕流而使局部流速增大.该处床沙移向下游，出现冲刷坑。冲刷坑内无上游来沙补给，称为清水冲刷。

3.流速v增大到或超过床沙起动流速v。，即’，≥v0。床面泥沙大量起动，冲刷坑内得到来沙补给，冲刷深度随流速而增大的变化大为减弱，这种冲刷称为动床冲刷。由于冻疮泥沙补给，冲刷率可以推知当流速达到一定值后，不会增加局部冲刷深度。

（三）上游行近水深H对局部冲刷深度的影响

上游行近水深变化对局部冲深的影响很大，一般认为行近水深较小时.局部最大冲深随水深增加而增加，而当水深进一步增加时，局部最大冲深和水深几乎无关。

四、局部冲刷防护措施

桥墩冲刷几乎是不可避免的，对于冲积河床更是如此。即使基础埋置深度足够.采取一定的桥墩防冲刷保护措施.对于减小墩旁冲刷坑深度、提高结构的安全性和桥梁的稳定性是有显著效果的。

（一）冲刷防护原理

桥墩防冲刷保护措施一般基于以下两种原理：

1.增加桥墩周围河床的防冲能力。例如.在桥墩周围河床铺设粗颗粒材料防护层或抛石，可以提高桥墩的防冲刷能力。

2.减小水流冲刷的能量，即减弱冲刷河床的下冲流和马蹄形涡流。通常采用扩大桥墩基础平面或设护脚。如在桥墩墩轴线下面设沉箱或基脚.可以起到防冲刷保护作用；另外，桥墩设计时采用流线桥墩，能降低墩周的大压力场，防止三维边界层分离形成马蹄形涡流，也可以起到防冲刷保护作用。

（二）冲刷防护方法

桥墩冲刷防护方法根据防冲时期可分为施工期防冲刷和永久防冲刷，根据防冲部位可分为浅基础防冲刷和深基础防冲刷；根据防冲方法可分为抛石防冲等方法，以下对冲刷保护方法作简单的介绍：

1.抛石防冲：抛石防冲是桥墩防冲刷保护经常采用的方法。采用抛石防护主要强调反滤层，设反滤层的目的是防止抛石下的泥沙颗粒通过抛石孔隙被淘刷。

2.护脚和沉箱防冲：在桥墩周围设立护脚和沉箱.防止下冲流和马蹄形涡流直接冲击泥沙颗粒，使其在水中拖运泥沙的能力被削弱，从而达到防冲刷保护的目的。

五、结语

桥梁墩台周围必然发生冲刷现象，有可能威胁到桥梁建筑物本身的安全与稳定。本文通过研究桥墩局部冲刷特征和分析冲刷机理.认为桥墩阻碍水流行进而出现的“集中水流”和“下降水流”是形成马蹄彤漩涡的内在原因，而马蹄形漩涡系则是产生墩周局部冲刷的直接原因。局部冲刷的主要影响因素有桥墩特征、流体特征、河床质特征和流动特征。最后提出了抛石防冲、护脚和沉箱防冲、开缝防冲几种有效的冲刷防护措施，以保证桥墩的使用安全性。（作者单位：郑州大学水利与环境学院）

参考文献

[1]焦爱萍，张耀先。桥墩局部冲刷分析及防护对策叨。人民黄河。2003.25（7）

[2]方奕。桥墩冲刷的防护。国外公路。1994，14（3）

流体力学漩涡产生的原因范文第2篇

恶灵之眼

今年36岁的兰德伯格是挪威颇有知名度的海洋考古学家和探险家，他先后发现重要的海底城市遗迹数十处，主持打捞的沉船有上百艘。被他打捞上来的金银财宝和颇具历史研究价值的文物也给他带来了巨额财产。他身价过亿，拥有自己的专业打捞公司和两座私家博物馆。

2006年8月初，兰德伯格和两位考古学家以及自己的一支专业打捞队来到挪威西海岸维加岛附近海域。经过两年多的勘测，他已经探明这里有一艘满载印度黄金、瓷器和昂贵的皇家工艺品的沉船。这艘船曾隶属于东印度公司，1700年6月驶往挪威时，在维加岛附近遭遇风暴沉没。

兰德伯格很庆幸船只沉没地点不在曼蒂米凯大漩涡的中心地带。这个大漩涡由千万个小漩涡组成，逆时针旋转。这些小漩涡不断扩展，汇聚成直径近3公里的巨大漩涡，而漩涡中心直径达1公里，深达5000米。只要有东西进入漩涡中心，都会被强大的吸引力拖曳下去，在海底的岩石上撞得粉碎。

乘飞机从空中鸟瞰，曼蒂米凯大漩涡就像一只凶芒毕露、充满了邪恶的眼睛，任何活着的生物只要被这只令人毛骨悚然的眼睛捕捉，就注定在劫难逃。因此，这片海域附近的渔民又叫曼蒂米凯大漩涡为“魔鬼大漩涡”，甚至更形象地将它称为“恶灵之眼”。兰德伯格心想，要是那艘东印度公司的沉船恰好处于曼蒂米凯大漩涡之中，那么即使沉船再有考古价值，他也只能遗憾地放弃，因为他知道，以现有的打捞设备和科技水平是无法和这种人类迄今为止都知之甚少的神秘而可怕的大漩涡抗争的。

两年前，在勘测那艘东印度公司沉船的位置时，兰德伯格就曾亲眼目睹过曼蒂米凯大漩涡的恐怖场面。当时是晚上8点多钟。海洋勘测船刚刚驶过曼蒂米凯大漩涡活动频繁的海域时，突然，兰德伯格听到恍如千万头的野象在丛林奔跑时所发出的低沉而可怕的声音。他回过头去，不由打了个寒噤。刚才还风平浪静的那片海域此时怒涛滚滚，好像有一个巨型怪兽正在海底拼命挣扎。无数波涛翻滚着、咆哮着，渐渐汇聚成许多小漩涡，很快，水流速度加剧，这些小漩涡扩展到一起，又汇聚成了一个巨型漩涡。急速的水流在巨型漩涡里团团打转，一股阴冷而强劲的风不时扑到兰德伯格的身上，让极富航海经验的他也止不住浑身发抖，而远离漩涡中心的海洋勘测船也随着漩涡激起的风浪摇晃起来。兰德伯格赶紧让舵手加大马力，迅速驶离这片令人生畏的魔鬼海域。

事后，兰德伯格从附近的渔民那里得知，曼蒂米凯大漩涡是由潮汐造成的。潮汐是半日期，也就是一天有两次涨落。涨潮要6个小时，落潮又要6个小时，仅仅在每次涨潮和落潮之间有不到15分钟的时间段，这片海面才是风平浪静的。

危险十分

2006年8月8日，正是月球对地球潮汐作用最强的时候，也是曼蒂米凯大漩涡威力最大的时候。眼看那艘东印度公司沉船上的宝物被一件件打捞上来，沉浸在巨大喜悦中的兰德伯格却万万没有想到，这一天，自己正面临着绑匪和大漩涡的双重危机!

因为连日不断的打捞，大家身心都很疲惫，为了鼓舞士气，兰德伯格就给大家放了一天假。于是，那些打捞队员都兴冲冲地到海边小镇狂欢去了，只剩下兰德伯格和自己两个多年的搭档――考古学家埃斯卡与迈基，在离打捞海域不远的驻地，一边喝着香槟，一边兴致勃勃地研究着才打捞上来的几件古印度吠陀时代的青铜饰品。

中午时分，刚吃过午饭，兰德伯格又和埃斯卡与迈基开始研究一根镶嵌着黄金和宝石的青铜手杖，就在三人争论不休时，一阵汽车引擎声戛然而止，四个手持自动步枪的高大男子气势汹汹地闯入了帐篷。

一个男子用枪指了指那些上了锁的箱子，然后冲着兰德伯格吼道：“快，把这些箱子都给我打开!否则我就开枪了!”原来，这四个歹徒一直暗中跟踪着打捞队，他们早就觊觎着从海底沉船上打捞出来的巨额财宝，想不劳而获发一笔横财。但平时打捞队驻地都有不少人，还有保安专门守卫，他们一直找不到机会下手。这天，几个歹徒发现打捞队驻地只有三位考古学家时，便意识到千载难逢的劫财机会来了，于是开着一辆吉普车悄悄驶来，发起突袭。

在黑洞洞的枪口威逼下，兰德伯格只好把那些上了锁的箱子一一打开，呈现在歹徒们眼前的宝物让他们睁大了贪婪的眼睛，兴奋得手舞足蹈起来。趁歹徒不注意，埃斯卡朝兰德伯格与迈基迅速递了个眼色，三人会意，赶紧往帐篷外面跑。四个歹徒发现了三位考古学家的意图，立即举枪射击，埃斯卡与迈基当即身中数弹倒在血泊中。兰德伯格因为逃跑时恰好被地上的一块石头绊倒了，子弹呼啸着从他头顶掠过。

一个歹徒狞笑着走过来就要扣动扳机时，兰德伯格急中生智地叫了起来：“别杀我!打捞船上还有一些价值连城的宝贝，我可以带你们去取。”为首的一个歹徒听见了，忙制止住手下，他问：“你说的话可当真?”兰德伯格急忙说：“我绝对没有撒谎，那艘打捞船上还有很多宝贝，是昨天刚打捞上来的，还没来得及搬上岸。”

其实，停泊在沉船海域的那艘打捞船上根本就没有什么宝贝，兰德伯格这样说只是想拖延时间自救或者企盼有人听见枪声后赶来救他。可是这个荒废的小渔村四周杳无人烟，离此最近的小镇也在四十多公里以外，很难有人听见枪声，而且打捞队员们出去狂欢时跟兰德伯格说好可能要半夜才能返回驻地，要想这个时候有人来救他，显然是不太可能。但兰德伯格心想，与其立即被歹徒枪杀，还不如找借口硬着头皮拖延时间，也许会有奇迹发生。

四个歹徒窃窃私语了一番，终不甘心放弃近在眼前的打捞船上的那些宝贝，于是他们把帐篷里装文物的箱子全都放进吉普车里之后，留下一个歹徒看守，另外三个歹徒则持枪押着兰德伯格去打捞船。

他们上了停在岸边的一艘小型汽艇，由兰德伯格驾驶，朝远处的打捞船驶去。这个时候是中午一点半，兰德伯格忘记了已经开始落潮，直到浪头越来越大，怒涛越来越响，海面上急流奔涌，开始呈现出无数或大或小的漩涡时，兰德伯格这才惊恐地意识到现在正是曼蒂米凯大漩涡肆虐的时分!

惊心动魄

更可怕的是。这个时候，天色也渐渐昏暗起来，乌云压顶，电闪雷鸣，一场暴风雨即将来临!巨大的浪头一个接一个地扑打到船头，把船上的四个人浇得浑身湿透。船体也在狂风和巨浪的冲击下摇晃得异常厉害。一个歹徒有些害怕了，想让兰德伯格把汽艇开回去，但为首的歹徒和另外一个歹徒都不愿半途而废，他们一边穿上救生衣，死死地抓住船舷，一边喝令兰德伯格继续往前开。兰德伯格也很

恐惧，他是见识过曼蒂米凯大漩涡的威力的，一艘小小的汽艇想跟可怕的大漩涡搏斗，无异于以卵击石，可是他也十分清楚，如果掉头将汽艇开回去，也只能是死路一条，而继续往前开，或许还有一线生机。

兰德伯格故意迎着波峰驾驶汽艇，想通过船体剧烈的颠簸将歹徒甩进大海，有时他还故意将汽艇开往较大的漩涡中，也是想借此将歹徒甩下船，但他避免将汽艇驶入曼蒂米凯大漩涡的中心，因为进入那里就意味着进入了地狱之门。

三个歹徒从来没有见过这种阵势，他们看着那些飞速旋转的漩涡，吓得面如土色，浑身瑟瑟发抖，可是现在再想回去已经来不及了。汽艇在滔天巨浪和奔涌的漩涡中根本没法掉头。随着船体迎着一道高楼似的波峰突然跃起，一个歹徒没有抓稳，被甩进了大海中。另一个歹徒想伸手去拉同伙，但还没等他拉住，转瞬间，那个被甩进大海的歹徒就消失在了漩涡中。为首的歹徒惊恐不已，他让兰德伯格加大马力驶出漩涡，但这个时候兰德伯格也已经控制不住汽艇了，他想让汽艇避开曼蒂米凯大漩涡，只从漩涡边缘上驶过，但就像有一双力大无比的巨手拉扯住了汽艇一样，方向盘失灵，汽艇开始向漩涡内侧倾斜，不到两分钟，整艘汽艇就绕着巨形漩涡飞快地旋转起来。

曼蒂米凯巨型漩涡中心的边缘是一道异常宽阔的白花花的浪涛，但奇怪的是，这道浪花却像被什么东西阻挡住了一样，只在中心边缘激荡，并不漏进那个黑黝黝的巨型漏斗里。漏斗内部平滑如镜，并且像龙卷风一样扭曲、摆动，但整个漏斗不管怎样晃动，始终同水平线构成50°左右的斜角。

汽艇上的人被转得头昏目眩，东倒西歪，感觉五脏六腑都要吐出来了。很快，兰德伯格看见一道小山似的水墙从汽艇旁边直直地矗立，而漩涡深不见底。随着汽艇的飞速旋转，风越来越大，越来越刺骨，把他们的头发吹得竖了起来，三个人的衣服都鼓胀起来，船上的积水也被甩得干干净净，那些没有系牢的东西都被甩了出去，两个歹徒身上的枪支也被甩进了漩涡。汽艇一分钟要转两圈半，每旋转一圈，船体就会大约降低一米左右。

那两个歹徒却没有意识到这一点，仍然死死地抓住船舷，丝毫不敢放松。兰德伯格发现在两张座位底下有一只水桶，这是往打捞船上运淡水而留下的空桶，在剧烈的颠簸和旋转中，它死死地卡在了两张座位底下。兰德伯格松开握住方向盘的手，匍匐在汽艇内小心翼翼地朝水桶爬过去，他不敢抬起身子，害怕被甩进漩涡。两个歹徒困惑地看着兰德伯格，却不敢走过来阻挡他，现在他们自身难保。

兰德伯格费尽力气，终于把水桶从座位底下扒了出来。他又找到一根长绳子，将水桶和绳子一起打了个死结，牢牢系在自己的腰上。然后，兰德伯格鼓起勇气，在那两个歹徒惊诧的目光中跳进了漩涡中心。兰德伯格不知自己随着水桶绕漩涡转了多久，他几乎没有什么意识了，但他还是很清楚地看到那艘汽艇渐渐地越旋越快，不久就消失在了黑黝黝的“漏斗”里。

流体力学漩涡产生的原因范文第3篇

关键词：往复隔板絮凝池； 现场中试； 粒子图像测速； 数值模拟

中图分类号： X 5 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.10055630.2015.06.003

Abstract：It is very difficult to measure the full flow field because of narrow gallery and complex hydraulic flow pattern on the corner in the reciprocating baffled flocculation tank. The particle image velocimetry and middle field tests and numerical simulation are used. This paper uses an advanced particle image velocimetry technology， and develops a twodimensional numerical model. It can be seen clearly that the improvement of hydraulic conditions of flow field in the different boundary conditions through the flow particle image. By means of the middle field tests， coagulation effect has improved significantly in the improved flocculation， and the addition of tiny eddies can achieve effective flocculation. The comparison shows that the numerical results are in agreement with the experiment results of the flocculation tank.

Keywords：reciprocating baffled flocculation tank； middle field tests； particle image velocimetry； numerical simulation

引 言

絮凝池是进行混凝沉淀的主要设备，而往复隔板絮凝池的应用历史很长，积累了许多运行经验，效果有保证，成为大中型水厂常选用的一种絮凝池。但它在水流转角处能量消耗太大，不利于结成比较密实的矾花颗粒[13]。本文以江苏某水厂净水车间11个廊道的往复隔板絮凝池的改造工程为例，将传统絮凝池拐角及隔板断面设计成圆弧形，可以克服该絮凝池由于水流条件不理想所造成的水头损失过大、能量分配不合理等问题。本文采用室内模拟测试、现场中试与数值模拟相结合的方法，对传统絮凝池与改进后絮凝池的水流流场进行了分析研究。

1 室内模拟测试

从涡漩运动对混凝的影响[1]可知：由于不同边壁形状可以形成不同的水流结构，将传统絮凝池隔板断面及拐角设计成圆弧形，可明显提高混凝沉淀效果。这必需通过流场的实测资料来证实边壁形状对水流结构的影响，因为往复隔板絮凝池拐弯处水流结构较复杂且廊道狭窄，故决定采用非接触式测试技术对其流场进行量测。粒子图像测速（简称PIV）技术对流场的干扰非常小，据文献[36]分析该技术的空间分辨率及精度都比较高，适应涡漩运动较复杂的狭窄流场的量测工作。故本文在室内实验中采用PIV技术量测往复隔板絮凝池的涡漩流场。实验测试系统由往复隔板絮凝池流场模拟系统和PIV测速系统组成，如图1所示。

在廊道拐弯处一端形状为矩形的是传统往复隔板絮凝池的隔板，且廊道拐弯角也是直角（方案一）。将方案一絮凝池第二段以后的隔板断面及拐弯角同时设计为圆弧形（方案二），如图2所示。图3为两种方案中第五廊道流场的粒子图像。由方案二可知：水流拐弯处由众多的涡漩组成，基于涡漩固有的扩散性，无数大小各异的涡漩相互渗透，互换能量，此处的液体压强迅速降低，而速度梯度却急剧增大，这有利于颗粒之间的相互碰撞。对两种絮凝池拐弯处进行比较可知，方案二水流绕流圆弧界面前后的形状阻力比摩擦阻力大得多，在絮凝池的后部，水流速度较低，可忽略摩擦阻力，涡漩运动引起的扩散作用产生了众多大小相套的复杂涡漩，与池壁的多次碰撞促进了水流中微小涡漩的形成，与大尺度涡漩相比，小尺度涡漩半径越小，旋转半径越小。此时，离心作用加强，运动变快，速度梯度增大，水力状况明显改善，拐弯处的死水区基本消除了。

2 现场中试研究

通过现场中试，对不同方案中十一个廊道的不同絮凝阶段的混凝效果及水质浊度做了对比，并对它们的水头损失进行了量测与计算，表1为进水流量56.2 m3/h，加矾量为15 mg/L，原水浊度约78 NTU的测试数据，方案一和方案二沉淀池出水浊度分别为18 NTU和12.5 NTU。表格中Vi 表示廊道流速；Vit表示拐弯流速；ti 表示水流时间；hi表示水头损失；Gi表示速度梯度；Ni表示水质浊度。

由表1和室内模拟测试可知，方案一水流流经拐弯角时，速度急剧变小，此时消耗的能量大但并不利于矾花的成长。在180°的急剧转弯时，颗粒之间的碰撞几率虽然会增加，但速度梯度不合理，此时絮凝池前部速度梯度过小，颗粒碰撞效率不高，而后部拐弯处的速度梯度过高，撞击过大，易击碎已聚集好的矾花。在廊道中后部拐弯处易出现“死水区”，结果导致絮体颗粒密实程度不一，大而疏松的絮体容易被击碎，致使水质浊度极不稳定。这样造成在设计时间内，碎小的矾花流入到沉淀池，出水效果不理想。在未进入沉淀池之前，密实的矾花过早地沉积在絮凝池的后部，在最末端的廊道中形成了堆积的沙丘状沉积物，此时水流通道被阻碍，混凝沉淀效果降低。如果将末端廊道封闭，虽可以缩短混凝时间，但疏松的矾花也易过早进入沉淀池，更易使出水恶化。如果要解决这些问题，又要保持原有絮凝池流程的简单实用，同时还要降低水厂的改造成本，就需要采用方案二。方案二可使水流处于均匀分布的微涡漩紊流状态，反应池内絮体变化明显，形成的矾花光滑密实且大小均匀，沉降性能得以提高，出水水质良好，能量利用合理，可降低不必要的水头损失，速度梯度变化平缓，流速分布合理，反应时间变短，絮凝池容积有效利用率提高，混凝效果改善明显。

3 数值模拟

由粒子图像测速结果和理论分析可知，不同形状拐角的往复隔板絮凝池其水流结构也不相同。由于在水流拐弯处的流场非常复杂，在此建立二维水流数学模型，以便对整个流场的状况进行预测。正交曲线坐标系下的平面二维水流数学模型可保证良好的网格正交性能，且疏密易于控制。正交曲线网格方程为：

通过给出合理的网格点初始值，可用式（2）进行迭代计算。由于絮凝池流场底坡比较规则，可在确定边界点的基础上自动生成初始网格，计算完成后再根据底坡高程与平面坐标的关系求出相应网格点处的底坡高程的插值。最终可生成正交性能良好、疏密有致的网格，对絮凝池的边界[611]拟合良好，工作量既可减量且精度又得以保证。如图4所示，网格尺度的横向变化范围为0.12～0.20 m，纵向范围为0.13～0.3 m，共有13 024个网格节点。

本数模采用江苏某水厂往复隔板絮凝池原型的实测水位、流量作为验证条件，其中流量为3 125 m3/h，絮凝池进口池深1.9 m，出口池深2.7 m。图5是第五廊道不同方案的流场分布图，表2是水位验证的结果，水位的模型计算与实测值能良好地吻合。通过往复隔板絮凝池流场的数学模拟，既可对该流场进行预测，又可与物模实验的结果相互验证。

4 结 论

（1） 采用PIV技术对传统絮凝池流场进行了量测，可解释不同边壁形状对水流结构所产生的影响原因，以及水流涡漩结构对混凝沉淀反应的影响效果，促使人们对混凝沉淀和涡漩运动有更深入的认识。

（2） 本文在保持原有水处理构筑物流程简单实用和降低水厂改造成本的基础上，对传统的往复隔板絮凝池进行了现场中试研究。结果表明，方案二絮凝池流场的流速分布合理，缩短了反应时间，减少了在圆弧拐弯处的能量损失，速度梯度平缓，尤其是微小涡漩的增多可达到高效混凝。往复隔板絮凝池边壁形状的圆弧化可改变水流紊动在混凝沉淀中的作用。

（3） 将拟合坐标下的二维水流数学模型应用于不同边壁形状的往复隔板絮凝池流场计算中，可对絮凝池全流场进行预测。

参考文献：

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流体力学漩涡产生的原因范文第4篇

关键词 医学物理学 流体知识 医学应用

中图分类号：TM271 文献标识码：A

1 血液循环系统中的血流特点

1.1 循环系统中重力的作用

变化对血压有很大影响。假设某人心脏部位的动、静脉压分别是13.3kPa和0.27kPa。取平卧时头部、足部的动脉压均为12.66kPa，静脉压均为0.67kPa。当取站立位时，头部的动、静脉压分别减少5.87 kPa，而变为6.79 kPa和-5.20 kPa；足部的动、静脉压则分别增加11.73kPa，而变为24.39kPa与12.40kPa。

为什么会出现上述现象呢？这是因为在这种的变化过程中，血流速度的变化很小可忽略，依据伯努利方程： + = + ，高处的压强小，低处的压强大。相对于心脏，头部的位置升高，所以血压降低；足部的位置降低，所以血压升高。

1.2 循环系统中的血压分布

根据粘性流体的伯努利方程： = >0，粘性流体在流动过程中压强逐渐下降。血液是粘性流体，它的流动必须就依靠压强差来维持。因此从主动脉到腔静脉血压是依次递降的。正常人体主动脉平均血压约为13.3kPa，进入小动脉约为11.3kPa，到毛细血管约为4kPa，静脉已降至1.33kPa。

1.3 循环系统中的血流速度

静息状态，心室输出与心房回流的流量相等。由连续性方程： = ，截面积大的地方流速小，截面积小的地方流速大。分析可知由于各段血管的总截面积不等，流速也必不同。毛细血管的总截面积最大，血液在此段流速最小，平均约为0.4～1mm/s。主动脉只有一根，总截面积最小，血液在其中的流速就最大，达250～500mm/s。

2 涡流在心血管疾病诊断中的作用

层流指粘性液体分层流动，各层之间只作相对滑动而不混杂，液粒流沿着流线运动。层流时液体的速度分布较窄，方向一致。正常的血流状态为层流。

湍流的速度分布不同于层流，粘性液体不再保持分层流动，各层之间相互混杂，液粒流不再沿着流线运动，甚至出现旋涡。其消耗的能量比层流多。湍流区别与层流的特点之一是它能发出声音。湍流时，速度梯度大。

雷诺根据大量的试验，归纳出一个无最纲的量，作为判断流体流动状态的准则，这个量称为雷诺数，用Re表示。粘性液体的流动形态除与速度有关外还与流体的密度、粘度以及管子半径等有关。圆管的临界雷诺数为Re=2000，当Re2000时，即认为流动已经是湍流。

在湍流中最常出现一种现象就是涡流。涡流本质上也是湍流，是由于速度不同的各层液体之间的摩擦所产生。涡流除速度梯度大的性质外，液粒流还具有旋转运动的特性。

流体从小直径的管道流经大直径的管道，由于流体有惯性，它不可能按照管道的形状突然扩大，而是离开小管后逐渐扩大。因此，在管壁拐角与流束之间形成漩涡，漩涡靠主流束带动着旋转，主流束把能量传递给漩涡，漩涡又把得到的能量消耗在旋转运动中（变成热而消散）。流体从大直径的管道流往小直径的管道，流线必须弯曲，流束必定收缩。当流体进入小直径管道后，由于流体有惯性，流束将继续收缩直至最小截面，而后又逐渐扩大，直至充满整个小直径截面。显然，在流束收缩处，流束与管壁之间有一充满小漩涡的低压区。

人体血液动力学中，涡流是心血管中杂音产生的基本原因。旋涡发放距离（vortex shed distance）是指从狭窄口到最早出现湍流的部位的长度，实际上也就是射流束的长度。

在有些情况下，由于旋涡产生距离较大，使得射流后湍流区出现于另一心腔而引起判断困难。做多普勒超声心动图检查时，如果未能发现射流区，湍流的发现则仅能证明有病变存在。这时检查者必须确定引起湍流的狭窄部位。在有房室通道和二尖瓣返流的病人，由于旋涡产生距离较长而不能在左房内发现湍流，首先发现有湍流的心腔是右心房。这是由于射流束较长，从二尖瓣发出后通过房间隔缺损进入右房，因而射流后湍流区位于右房内。对这样的病人要作出正确诊断须注意寻找射流。

3 流体动力学技术的医学应用

随着现代制造技术的飞速发展，小型化、精密化已成为机械工程的一个发展方向。在此影响下，运用空气或某些气体的气动系统和密封良好的液压系统正大步走入医学领域，为许多医疗设备提供了精密的控制和传动手段。

3.1 气动元件在血压测量设备中的应用

用精密的振荡测量技术来测量病人的血压已经越来越普遍，这样可以使血压测量的数据几乎不受操作医生技术的影响。美国Parker Hannifin公司制造了这种用途的超小型气动阀。这种技术需要一个类似于普通血压计使用的充气袖套，一个压力源（通常是一个气泵）、一个单向阀、两个常开的数字电磁阀和一个压力传感器。医生只要把袖套套在病人手臂上，接下来的操作和血压显示都是自动的。当袖套被充气到标准大气以上250mmHg后，两个电磁阀中的一个开始重复的开关动作，使袖套中的压力逐步下降到8mmHg，其间每一步都是利用充气袖套感应病人的动脉搏动而产生一个振荡信号，并利用这个信号反馈调整袖套中的压力。同时，这些振荡脉冲由传感器采集并在示波器上显示出波形，血压测量设备随后插值分析这些波形便可确定病人收缩压和舒张压的读数并显示出来。

3.2 比例气动技术在尖端外科手术中的应用

机械小型化和比例气动控制技术已被惊人地结合进医学高科技之中。国外的外科医生正在用一个微型的、超高速的、尖锐的旋转金钢石磨具，从病人动脉内壁磨去血小板、胆固醇等沉积物，除去动脉血管阻塞和硬化的潜在危险。这种技术显然比以前使用的气囊血管扩张手术更有前途。高速转的磨具实际上是除去血管堵塞物而不仅仅是把它们挤开一点，其优点是恢复了光滑清洁的动脉壁和维持较长期的手术效果，并不会由于气囊的过度扩张损伤动脉血管。

3.3 液压装置在医疗器件中的应用

要把液压装置引入医院使用的关键是要液压系统噪音小、不漏油、没有异味、体积小能够安装在不易看到的地方。这样的液压件也会很受欢迎地使用于医院中的病床驱动装置、检查台、X光设备、加速运动台和其它生理检查和治疗设备中。

参考文献

[1] 莫云辉，巢桐.流体动力技术在医学领域中的应用[J].液压气动与密封，1995（4）：32-34.

[2] 乔爱科，刘有军.面向医学应用的血流动力学数值模拟（I）：动脉中的血流[J].北京工业大学学报，2008.34（2）：189-196.

流体力学漩涡产生的原因范文第5篇

德谟克利特出生于希腊北部色雷斯的阿布德拉（Abdera）。他的父亲在当地是一位很有资产和地位的人。德谟克利特拜访过埃及，埃塞俄比亚，波斯和印度。据并不确切的史料称，德谟克利特曾就学于阿那克萨戈拉（Anaxagoras），和苏格拉底讨论过哲学。在苏格拉底看来，他就像是奥林匹亚赛会中的一位五项全能竞赛的胜利者。德谟克利特是经验的自然科学家和希腊人中第一个百科全书式的学者（2），在整个希腊文化史上，其博学多才的程度除了亚里士多德，无人能及其项背（3）。虽然公众给了他很高的荣誉，但是他喜欢沉思的生活胜过了活跃的生活,因此婉言谢绝了这些公众的荣誉而渡过了孤独的余生（4）。

据说，留基波曾和巴门尼德一起研究过哲学，但是二者的观点是完全对立的。他认为非存在和存在一样存在，这就是原子和虚空，它们都是事物生成的原因。德谟克利特正是把他的思想加以发展和系统化，使原子论成为体系。

1．原子与虚空

留基波——如果不是德谟克里特的话——试图调和以巴门尼德与恩培多克勒分别为其代表的一元论与多元论而走到了原子论。他们的观点极其有似于近代科学的观点，并且避免了大部分古希腊的暝想所常犯的错误。

亚里士多德说：“但留基波认为他有一种理论，这种理论与感觉一致，不会取消存在物的生成、消灭、运动和多样性。在对现象作了这些说明后，针对坚持存在为一，并认为没有虚空就无运动的人，他宣称虚空是非存在，而存在的任何一部分都不是非存在；因为严格地说，“存在”就是完全充实。但这样的充实不是一，而是无限多，只是由于体积太小，不能为肉眼所见。它们在虚空中被移动（因为虚空存在着），其结合造成事物的生成，分离导致事物的消灭。在其碰巧接触的地方，它们就动作与承受（因为在那里，它们不是一），当被放在一起且被缠结时，它们也生成。但是，从真正的一，不会生出多，从真正的多，也不会生出一，这是不可能的（325a25-36）"。

德谟克利特扩大了留基波的原子理论，维护了无限地分开事物是不可能的之信仰，从而否定了把存在分解为非存在的思考方式。德谟克利特的原子论是以虚空和原子皆为客观存在的悖论形式来表达的，他认为，万物的本原是原子(原子)和虚空。所谓原子，希腊文的原意就是不可分割性。大概德谟克利特认为原子是由无空隙的、紧密的、坚固的物质所组成的，由于其坚固性而不可能再分割，它既不能从内部破碎也不能从外部破碎。每个原子内部是没有质的区别的、不变的，所以一部分原子不可能比另一部分原子更坚硬，因而相互破碎。事实上原子就是一个巴门尼德式的“一”。而万事万物都是由原子构成的，原子之间存在着虚空。德谟克利特把虚空视为原子存在和运动的根本条件。虚空是原子存在的容器和原子运动的前提。因为在他看来，如果空间都被充满，原子就无法运动，也就不能结合成具体事物。在虚空中运动的原子结合成万物，而原子分离时，事物就消亡。他把虚空和原子都视为万物生成的根本原因。虚空概念的提出是德谟克利特的一大贡献，它是西方哲学史上首次出现“空间”这种理论范畴的萌芽（5）。德谟克利特把现代意义上的空间理解为他的“虚空”，在他看来，空间自身是空虚的、同类的、连续的、无限的。

德谟克利特认为，原子是充满而又坚实的，所以是“存在”；而虚空是空虚而又稀疏的，所以是“非存在”。虚空尽管是非存在，然而它并不是纯粹的虚无，“非存在”并不是不存在，而是相对于有充实性的原子来说，虚空是没有被充实的。“存在”并不比“非存在”多点什么，因为虚空并不比物体少点什么，它们同样都是实在的。德谟克利特之所以具有这样的在我们看来十分诡异的观点是基于这样的思维困惑：对存在可进行无穷可分的观点将导致非存在，而根据巴门尼德的学说，这种非存在是必须被排除的，所以在芝诺看来，根本就不可能对存在进行分割。要么是巴门尼德的不可分割的存在；要么是阿那克萨哥拉的可以无穷尽地分割的存在——二者必居其一（6）。为了回避这种结论，原子论者在“无”前边，在分割的一个有限数字之后，假定了最后“不可分割的形式”的存在。

德谟克利特认为，原子在虚空中处于永恒的运动之中，而原子自身的运动是它的本质特征之一。因此，事物运动的原因不在外力的推动，而就在事物本身之中，这是由原子——本身的属性决定的：球形的原子拖拽着整个物体运动，原子运动是因为它们的本性即是永无静止（406b21-23）。当然，为什么原子自己能运动，这一点德谟克利特尽管到处探索却没能在最终作出解释。但是，在逻辑上而言，由于一切因果式的解释都必定要有一个任意设想的开端，因而，在德谟克利特的原子理论里留下来的原子具有的原始运动而不加以说明的做法就并不能算是缺欠了。

在这一基础之上，德谟克利特还进一步地认为：原子及由原子组成的物体的所有运动都是由动作和承受（activeandpassive）所引起的。他区分了原初的运动（primarymotion）与继起的效果（secondaryeffects），分别称为冲动和反应（impulseandreaction）。这一观点对亚里士多德的动力学观产生了很大的影响。并且，这一思想还引发了德谟克利特的一个猜想：原子在没有受到阻力的时候将做匀速直线运动。牛顿曾经就这一猜想写道：“所有那些古人都知道第一定律（即惯性定律），他们归之于原子在虚空中作直线运动，因为没有阻力，运动极快而永恒（7）”。

原子在数量上是无限多的，甚至于原子的种类也是无限的，在性质上则没有什么区别。为了说明万物在性质上的差异，德谟克利特主张原子在大小和形状上有区别，它们结合时又有次序和位置上的不同（后来的伊壁鸠鲁补充了重量的特征）。这样，在德谟克利特那里，原子在质上是相同的，在量上则存在四种区别：大小、形状、次序和位置。万物之所以会有千差万别的形态，完全是因为其中所包含的原子数量、大小、形状、次序和位置的不同而造成的。在大小上，既然他认为原子是不可分的物质微粒，那么原子应该很小，小到肉眼看不见。在形状上，德谟克利特认为有些原子是球形的，有的光滑，有的粗糙；有的是凹形的，有的是凸形的，有的甚至是带钩的。他认为太阳和月亮就是由光滑的球形原子组成的。构成灵魂的原子和火原子差不多，它们都是由最精细的球形原子组成的，所以，它们具有很大的活动性。

德谟克利特认为原子的不可入性（impenetrable）和具有一种密度的比例（densityproportionate）构成了它们的体积。这一观点影响到了牛顿用密度与体积来定义物体的质量（8）。现代，由于技术理性的进步，质量成为比密度更为基础的一个物理量。但在古代，密度与体积比现代意义上的质量更具有形而上的特征，“他们设定所受作用的本原就是浓聚和稀散（985b14-15）”。

德谟克利特有时也将原子的性质与人对物体的直接感觉联系在一起：“每个不可分的东西超过得越多，也就越重，所以很显然，它也就越热”（326a11）。德谟克利特还试图用原子和虚空的学说来解释许多复杂的自然现象。例如，他认为磁石和铁是由相类似的原子构成的，不过磁石的原子比铁原子更精细，磁石原子之间的空隙比铁原子之间的空隙要大得多，因此磁石原子的活动能力更强。由于原子的运动永远趋向于与它相类似的原子，所以，磁石的原子向铁移动，钻进了铁原子的空隙，使铁原子运动起来，并流向磁石。十分明显，他的这个解释是不符合现代科学的。但是他努力用自然本身的原因来解释自然现象的理性主义精神则是可贵的。

2、漩涡运动说

德谟克利特认为，宇宙之初，在无限的虚空中充满着无限多、大小不一、形状各异的原子，它们向不同方向凌乱运动，相互碰撞（正象现代气体分子的运动理论那样），从而形成一种漩涡运动。在漩涡运动中，相似的原子聚集在一起。这正像在筛子的旋动中，扁豆和扁豆、裸麦和裸麦分别聚拢在一起；波浪把狭长的石块与滚圆的石块分别冲在一起。圆形的、光滑的、最精细的和最活泼的原子结合在一起，形成火元素；钩形的、粗糙的、较大的原子聚集起来，形成土元素。另外一些相同的原子结合起来就成为水、气元素。之后，各种元素再结合成万物。

在漩涡运动中，轻的物体被抛到周围的虚空里；其余重的物质则留在漩涡中心，它们更加紧密地结合而形成最初的球形体。这个球形体由于来自中心的推动力而继续旋转着，邻近的物体不断附着在上面，最初是潮湿的泥沙，后来渐渐干涸，于是地球形成了。

在漩涡运动中被抛向外面的最轻物体燃烧起来，从而发出亮光，日、月、星辰也就产生了。我们生活在其中的世界就是这样形成的。德谟克利特认为，在无限的虚空中，原子形成的漩涡运动不止一个，所以从漩涡中产生的世界不是一个，而是无限。它们的大小各不相同。在一些世界中没有太阳和月亮；在另外一些世界中太阳和月亮比我们这个世界的要大，还有一些世界的太阳和月亮在数量上多于我们这个世界。一些世界有生物，另外一些世界则没有生物。

德谟克利特不但根据原子论详细地论述了世界产生的过程，而且还指出世界也会生长和衰落。他认为，一个世界达到鼎盛时期之后，就会逐渐解体，或者由于碰撞而毁灭。

德谟克利特的天体起源于漩涡的理论在天体演化学上有重要意义。近代哲学家笛卡尔和康德都是在继承他的漩涡说的基础上，提出了以近代科学为根据的新漩涡说。

不仅如此，德谟克利特在论述天体形成过程时，明确地提出了两个重要思想，它们是更值得我们重视。

一个是，他认为世界有无数个，它们是有生有灭的。没有一样东西是从无中来的，也没有一样东西在毁灭之后归于无。因为他看来，原子是永恒的，它们既不会产生，也不会毁灭。用它们构成元素、物质和世界，是属于物质形态的转化。

另一个重要思想是，德谟克利特认为世界的产生、成长和衰亡都遵照一种必然性。他把必然性理解为自然界固有的运动变化的规律及法则，以及事物之间的因果制约关系。在他看来，原子的自身运动是必然的，而由原子结合为一定的物体和结合为全部分繁多样的世界也是必然的，从而宇宙间发生的一切都是必然的，根本不存在偶然的事情。德谟克利特认为，“偶然性”这个概念是人们为了掩盖自己的无知而提出来的。他举例说（9），种橄榄挖地发现了一个宝藏，秃鹰从高空猛扑乌龟而撞破了自己的脑袋，看起来都是偶然的，细究起来，都有必然的原因。既然他认为万物都产生于漩涡运动，所以他就把漩涡视为万物生成的原因，并进一步把漩涡叫做必然性。不过，在现代人看来，承认必然性和规律性的决定论是正确的，但否定偶然性的存在，把一切都视为必然的机械决定论就是不正确的了。

3、影像说

德谟克利特在认识论上继承了恩培多克勒的“流射说”，提出了著名的“影像说”，进一步利用原子说来说明人的认识活动。德谟克利特的影像说对近代西方哲学的经验论产生了较大的影响。

在德谟克里特看来，肉体是由灵魂所推动的（409b1-2），而灵魂也是由原子组成的，生命是从原始的泥土里发展出来的，一个生活体全身处处都有一些火，但是在脑子里或者在胸中火最多。人是宇宙的缩影，因为人含有各种各样的原子。人的呼吸就是不断地把原子从人体中排出去，又不断地从空气中吸入人体，因此呼吸停止，生命便结束。思想也是一种物理的运动过程，且可以造成别的地方运动。他认为，由光滑的圆形原子构成的灵魂既是身体运动的动力，又具有认识的功能。他把灵魂的认识功能分为感觉和理智。感觉的功能由遍布全身的灵魂原子来承担；理智则是由灵魂的一个特殊部分“心灵”来完成的，心灵位于“脑中”。

德谟克利特主张，不管是感觉还是理智的认识，都是由组成外界事物的原子所流出的影像所造成的。在较广泛的意义上而言，“所有的感觉对象都是触觉对象（442b1）”。他认为，一切事物都不断地发射出一种波流，这种波流会把认识对象和眼睛之间的空气压紧，在湿润的眼睛中造成影像，然后影像进入脑子和脑膜，形成关于形状和颜色的视觉。他用同样的办法解释了听觉和其他感觉的产生。总之，他认为，感觉和思想生成于从外部世界所进入的影像。如果没有影像撞击，那么，任何人都不可能有感觉和思想。

德谟克利特尽管认为感觉是由事物的影像造成的，但他并不认为所有感觉都是对事物的性质忠实写照。只有关于形状和大小的感觉是反映事物本身的形状和大小的。因为原子本身有形状和大小，由它们构成物体也有形状和大小。有些性质如重量、密度与硬度实际上是在客体之内固有的。除此之外，“甜是从俗约定的，苦是从俗约定的，热是从俗约定的，冷是从俗约定的，颜色是从俗约定的，实际上只有原子和虚空”（10）。因为原子本身并不存在颜色、滋味和冷热的区别，所以由它们组成的物体本身也没有颜色、滋味和冷热的区别。但是，德谟克利特也没有把颜色、滋味和冷热等感觉完全视为主观自生的。相反地，他认为，它们的产生是有一定的客观基础的，这就是原子的形状和大小。例如，粗糙的原子会造成黑色的感觉（442b12-13），光滑的原子会产生白色的感觉；钩状原子产生辛辣的滋味，中等圆形原子产生甜的滋味。这样，德谟克利特在西方哲学史上最先提出两种性质学说。这种学说认为，物体的形状、大小、结构和运动等是第一性质，它们是物体本身固有的，关于它们的感觉是这些性质本身的“肖像”；颜色、气味、滋味等是第二性质，它们不是物体本身固有的，关于它们的感觉不是物体本身性质的“肖像”。这一学说为近代许多哲学家和科学家（11）如维维斯（Vives）、桑切斯（Sanchez）、蒙田（Montaigne）康帕尼拉（Campanella）、布鲁诺、伽利略、波义耳、牛顿、洛克等所主张，特别是洛克，他对这一观点发展到了淋漓至尽的地步。由于这一观念涉及到人与自然的关系（12）、人与上帝的关系、人在宇宙中的地位问题，它对现代科学观念的发展产生了广泛的影响。特别是在现代物理学的动力因取代古代世界的目的因上，德谟克利特的这一思想显得更为珍贵。

德谟克利特不仅认识到感觉具有主观因素，而且也认识到感觉的局限性。德谟克利特称感觉为“暗昧的认识”，而把理性（思想）称为“真实的认识”（13）：“有两种认识，真实的认识和暗昧的认识。属于后者的是视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。但是真实的认识与这完全不同”。“当暗昧的认识在细微的领域中再也看不到、再也听不见、再也闻不出、再也尝不到、再也摸不到、而研究又必须精确的时候，真实的认识就参加进来了，它有一种更精致的工具”。他这里说的细微领域就是指构成的物体原子和虚空。原子和虚空是用感官无法把握的，所以只能用理智去认识。因为原子和虚空是物体的本原，所以他把通过理智得来的关于原子和虚空的知识称为真实的知识，并认为可以作为真理的尺度。相对而言，通过感觉得来的关于物体的知识，他称为虚假的知识，并且认为它没有能力正确地判别真假。

但是，德谟克利特也并不认为两种知识是完全对立和割裂开来的。他曾以感觉与理智对话的方式指出：“可怜的理智，你从我们这里获得证据，又想抛弃我们吗？我们被抛掉了，你也就了”。这表明理性主义与经验主义在德谟克利特的思维中得到了汇合，他已经认识到理性的认识高于感性的认识，只有它才能如实地认识事物，但他也在同时清醒地看到，理性的认识离不开感性的认识，理性必须以感觉为出发点，只有这样才能够保证理性不陷入空想。

4、结束语

从德谟克利特、伊壁鸠鲁、鲁克莱修到道尔顿，原子作为宇宙之砖，以其不可分性而最终上升为科学本体论的基石。另一方面，将虚空作为存在提出，在人类思想史上也产生了重大的影响，因为它直接涉及到运动与物质的不可分割性。在本体论的意义上，虚空不再只是原子之间的空隙、原子运动的场所（14），它只能被理解是一种客观存在着的、非实体化的、连续态的“无”。列宁在《哲学笔记》中写道（15）：“一是古老的原子(和虚空)的原则。虚空之被认为是运动的泉源，不仅由于地方空着这个意思，而且还由于它包含有‘更深一层的思想：在否定的东西中一般都包含着生成的根据，自己运动的不安根据’”。虚空范畴在历史上的演化轨迹也使我们将目光于亚里士多德的“天然处所”的猜测，即轻的东西上升，因为天是它的天然处所；重的东西下降，因为地是它的天然处所。德谟克里特理论逻辑发展的结果便似乎是牛顿的绝对空间的理论，问题仅是在于这种理论遇到的困难乃是必须把实在归之于“不存在”。尽管如此，原子论派的世界要比任何其他古代哲学家的世界都更接近于实际的世界。

德谟克里特认为，宇宙之中并没有目的，只有被机械的法则所统驭着的原子。他不相信流俗的宗教，也反驳过阿那克萨哥拉的nous。他对于漩涡加以机械的解释而不以心的作用来解释。

德谟克里特提出了前苏格拉底自然哲学最系统,且适于一切物体的理论（325a1）。原子论和影像论的学说，是前苏格拉底自然哲学的终结，它使德谟克利特步上了希腊唯物主义思想的高峰。德谟克里特的原子论和柏拉图的相论、亚里士多德的哲学体系合称为希腊哲学的三大体系。原子论对后来哲学和科学的发展都产生过深远的影响。我们现在在物质的“基本结构粒子”方面所知道的东西要比德谟克里特所知道的多得多。然而，我们不知道，他的粒子概念还将把我们引向多远（16）。在我们看来，以下问题是值得考虑的：物质是否有最终的基本粒子？这些基本粒子的始基何在？究竟有没有这样一种始基？

参考文献：

苗力田主编。亚里士多德全集。中国人民大学出版社，1991，11，1版。

（1）罗素著，何兆武、李约瑟译。西文哲学史，上卷。商务印书馆，1963，9，1版，96。

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（4）Democritus(460-370BCE.)TheInternetEncyclopediaofPhilosophy.

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（5）彭越、陈立胜著。西方哲学初步。广东人民出版社，1999，5，2版，42。

（6）〔德〕乌·罗塞堡著，朱章才译。哲学与物理学。求实出版社，1987，1，1版32。

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（9）谭鑫田橄榄色的智慧—古希腊哲学漫谈/resource/book/Edu/KPTS/TS004075/0010_ts004075.htm

（10）周辅成编。西方论理学名著选辑上卷。商务印书馆，1964，10，1版72。

（11）埃德温·阿瑟·伯特近代物理科学的形而上基础五、对新形而上学的第一表述——因果性、量、第一性质和第二性质/Resource/GZ/GZWL/WLBL/WLS00006/6249_SR.htm

（12）徐向东伯特《近代物理科学的形而上学基础》译序/post/show.php?op=pap&sid=30

（13）宫雄飞。寻觅唯光论的芳踪。/free/show.asp?id=177

（14）王齐。虚空—原子旋涡论。/

（15）《列宁全集》第38卷。人民出版社1959年版，116。