羽流，是流体力学专业用语，也指道士。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。

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。

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。

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

（4） 羽流边缘空气卷吸速度与该处的垂直羽流速度成正比，即空气卷吸速度可以表示为：v=α ⋅u，其中α是常数，在用于帽形分布时通常取为 0.15。

对于理想火羽流模型，在其假设中采用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。这对于高原环境下，由于空气密度较小，相对于平原环境更符合假设，而且高原环境下燃烧状况较为平稳，所以高原羽流能更好的符合弱羽流理论。但是假设中提到空气卷吸速度与该处的垂直羽流速度成正比，系数为α是一个常数，在用于帽形分布时通常取为 0.15，该参数很难测得而且与实验测量值相关，根据强羽流的实验结果α约为 0.0964。在高原环境下由于压力和空气密度的不同，空气卷吸因子α值与平原不同，需要在当地条件下进行实验来验证，不能用常压条件下的系数值来代替。

对于 Heskestad 模型，基于常压条件下的实验，引入虚点源，温度和速度的分布在羽流横截面上为“高斯分布”，更符合真实情况。而在本实验中采用不同的油盘，油盘尺寸相对于高度不能忽略，需要考虑虚点源。模型假设中考虑热辐射损失，对流部分一般占火源总释放速率的 0.6~0.8 倍之间，但在高原环境下，同样燃烧速率下，热辐射通量比平原地区要小，所以，此部分假设也需要在当地条件下进行实验来验证。

Mc Caffrey 公式中将羽流区划分为三个区域，对于羽流中心温度和速度提出了相应的计算公式，但计算公式中未含环境压力或空气密度项，因此是否符合高原环境下的实际情况有很大的疑问。

上述经典羽流公式或基于模型简化后从动量、能量方程开始进行理论推导，或基于大量实验提出经验公式，对于羽流质量流率、中心线温度同高度z和火源热释放速率Q成一定的指数关系，这些对于高原下羽流都有很大的借鉴作用。但由于压力和空气密度的不同，高原羽流特性参数能否很好的符合上述羽流公式，还需要进一步进行验证。

气体流动的计算，可以从宏观和微观两种方法进行建模。宏观模型将气体看作连续介质，用速度、密度、压力、温度以及位置和时间等宏观量建立流场信息的联系。流场中某一确定点的宏观物理量被定义为该点附近一个极小区域内包含的分子对应的运动量的统计平均，Navier-Stokes方程给出了宏观建模的传统数学模型。微观模型（又称分子模型）把气体看作由无数离散的分子组成，并提供每一个分子在所有时间的位置、速度以及状态。分子水平的数学模型由Boltzmann方程描述，采用DSMC方法进行Boltzmann方程的数值求解，其物理概念和计算方法已经有一定的基础。

连续介质假设的有效性在于极小区域内包含足够多数量的分子，从而使得宏观统计量具有真实的物理意义。当宏观流动出现急剧变化，表征梯度变化的空间特征尺度或时间特征尺度与分子平均自由程或平均时间相当时，由连续介质假设推导出的数学模型不再成立。因此通常应用分子运动特征尺度与流动特征尺度的比值，即克努森数（Knudsen number, 简写为Kn）作为连续流动描述是否适用的判断准则。

流体的性质及流动状态决定着CFD计算模型和计算方法的选择，决定着流场各物理量的最终分布结果。流体的粘性、热传导和扩散等宏观属性是分子运动性质的统计平均。由于分子的不规则运动，在各层流体间交换着质量、动量和能量，使不同流体层内的平均物理量均匀化，这种性质称为分子运动的输运性质。

运动的流体内部会发生相对运动，流体所具有的抵抗层与层间相对滑动的性质称作粘性，由于这种相对运动引起的内摩擦剪切力称为粘性应力τ。粘性的大小依赖于流体的性质，并显著地随温度而变化。粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。粘性流体分为牛顿流体和非牛顿流体，没有粘性的理想流体是不存在的，只是粘性流体在特定条件下的一种近似模型。在轨发动机工作环境是真空条件，流量小，边界层较厚，喷管壁面产生的粘性效应不能忽略。

假设发动机燃烧室圆柱端末端已经燃尽，收敛段的压力和温度稳定，而且成分均匀，可以视作热完全气体。由于喷管的轴对称几何形状，喷管的室前气体流动状态稳定，所以管内气体流动服从轴对称的特点。压力、温度和速度等参数在通过轴线的每个平面内有相同的分布规律，可以用二维轴对称计算模型准确描述管内气体的流动特征。