流体力学中推到欧拉连续方程式中有哪些关于密度变化率的表示方法?

作者:郁煦锟时间:2023-07-23 13:16:12

导读:" 在流体力学中,欧拉连续方程式是描述流体运动的基本方程之一。它描述了流体的密度如何随时间和空间的变化而变化。而密度变化率是欧拉连续方程式中的一个重要参数,它可以用不同的方式表示。1.物质导数(Materialderivative):物质导数表示了流体随时间变化的速率。在欧拉连"

  在流体力学中,欧拉连续方程式是描述流体运动的基本方程之一。

  它描述了流体的密度如何随时间和空间的变化而变化。

  而密度变化率是欧拉连续方程式中的一个重要参数,它可以用不同的方式表示。

  1.物质导数(Materialderivative):物质导数表示了流体随时间变化的速率。在欧拉连续方程式中,密度变化率可以表示为物质导数对时间的偏导数,即

$$\frac{{D\rho}}{{Dt}}$$

  这里,$D/Dt$表示物质导数算子,它表示随着流体运动而移动的一个观察点。物质导数包含了随时间变化的流体速度以及流体的密度变化。

  2.麦克斯韦-斯托克斯方程(Maxwell-Stokesequation):麦克斯韦-斯托克斯方程是流体力学中的一组方程,它描述了流体的守恒性质。在这组方程中,密度变化率可以通过流体的散度来表示,即

$$\frac{{\partial\rho}}{{\partialt}} \nabla\cdot(\rho\mathbf{v})=0$$

  这里,$\mathbf{v}$表示流体的速度矢量,$\nabla$表示梯度算子,$\cdot$表示点乘。

  3.质量守恒方程(Massconservationequation):质量守恒方程是欧拉连续方程式的一个特例,它描述了流体的流动过程中质量的守恒性质。在质量守恒方程中,密度变化率可以通过流体速度的散度和密度的时间导数来表示,即

$$\frac{{\partial\rho}}{{\partialt}} \nabla\cdot(\rho\mathbf{v})=0$$

  这里,$\mathbf{v}$表示流体的速度矢量,$\nabla$表示梯度算子,$\cdot$表示点乘。

  4.运动方程(Momentumequation):运动方程描述了流体的运动过程中动量的守恒性质。在运动方程中,密度变化率可以通过流体速度的散度和密度的时间导数来表示,即

$$\frac{{\partial\rho}}{{\partialt}} \nabla\cdot(\rho\mathbf{v})=0$$

  这里,$\mathbf{v}$表示流体的速度矢量,$\nabla$表示梯度算子,$\cdot$表示点乘。

  5.熵方程(Entropyequation):熵方程描述了流体的热力学性质。在熵方程中,密度变化率可以通过流体速度的散度和密度的时间导数来表示,即

$$\frac{{\partial\rho}}{{\partialt}} \nabla\cdot(\rho\mathbf{v})=0$$

  这里,$\mathbf{v}$表示流体的速度矢量,$\nabla$表示梯度算子,$\cdot$表示点乘。

  总结起来,流体力学中推导欧拉连续方程式时,密度变化率可以用物质导数、流体速度的散度以及密度的时间导数来表示。不同的方程和条件下,密度变化率的表示方式有所差异。

流体力学中推到欧拉连续方程式中有下图 Dρ/ D t , Dρ/ d t , ?...

  首先你要知道rou是txyz的函数而册茄xyz又分别是t的函数Drou/Dt是rou的全导数而偏rou/偏t是rou对t的偏导数按复合函数求导法可求得你列的第族虚二种表达式不对无这种写法请核对州穗察。

流体力学中推到欧拉连续方程式中有下图 Dρ/ D t , Dρ/ d t , ?...

你好!

dp/dt应该是笔误

dp/dt

是欧明穗拉描述法之下的物质导数,表示流体微团的密度随时间的变化率

dp/dt

是当地导数,表示的是固定的一点密度随时间的变化率

  这些在流氏培体书籍里的开头都会有讲歼槐唯解的。

打字不易,采纳哦!

流体力学中 诱导欧拉连续方程式是有一下式子 请问Dρ/ D t , Dρ/...

  Dρ/Dt,Dρ/槐山dt表示的都是单位质量ρ对时间的全微分;

  бρ/бt只表示ρ对时间的偏微分,应该写铅陆中成?ρ/?t。

Dρ/Dt=?ρ/?t (?ρ/?x)(dx/dt)+(?ρ/?悉指y)(dy/dt)+(?ρ/?z)(dz/dt)

流体力学三大方程公式

流体力学三大方程公式如下:

雷诺输运公式

  这里需要首先推导一下雷诺输运公式。在流体力学中,我们定义流场中某一个广延量(广延量是指与物质的量有关的量,比如体积、质量、导热量等;强度量则是指与物质的量无关的量,比如温度、密度等。

  得到雷诺输运租模公式:一个物质体系内某种流体的广延量的增长率,等于体系内在该时刻所占的空间中同一物理量的增长率,加上单位时间内区域边界流出的该物理量的总通量。

  对于连续方程,依据雷诺输运公式和质量守恒的概念,密度ρ为雷诺输运公式中的强度量f,质量m(t)为公式中的广延量I=?f(xi,t)dV。

根据质量守恒的结果可以得出,在欧拉方法下系统质量增长率为0,即雷诺输运方程的左侧为0

动量方程

对于动量方程,依据雷诺输运公式和动量定理,系统的总动量P(xi,t)成为公式中广延量,动量密度ρv成为公式中的强度量,即有P(xi,t)=?ρvidV

DDt?ρvidV=??ρvi?tdV ∮(ρvivj)njdS

对动量通量密度的积分能够得到动量通量,也就是表征以对流的方式进出流体系统部分的张量,这滚穗也弊备缓进一步给出了动量方程的物理意义,

  即:单位时间内流体总动量的增加,等于该时间内通过区域界面进入的动量(应力传递 流体流动引起),加上外场力作用下的流体动量的改变}。

流体的连续性方程

  连续性方程就是流体流动过程中的质量守恒定律的一种数学表达式,单位时间流过管路或流管的任一有效断面的流体质量为常数。即:

ρAv=C

式中:ρ——流体的密度(kg/m3)

A——有效断面面积(m2)

v——有效断面上的平均速度(m/s)

如果为不可压缩性流体,则ρ为常数,此时,连续性方程式为:A1v1=A2v2

  连续性方程是质量守恒定律(见质量)在流体力学中的具体表述形式。

  它的前提是对流体采用连续介质模型,速度和密度都是空间坐标及时间的连续、可微函数。

  在物理学里,连续性方程是描述守恒量传输行为的偏微分方程。

  由于在各自适当条件下,质量、能量、动量、电荷等等,都团弯拿是守恒量,很多种传输行为都可以用连续性方程来描述。

  连续性方程乃是定域性的守恒定律方程。

  与全域性的守恒定律相比,这种守恒定律比较强版。

  在本条目内的所有关于连续性方程的范例都表达同样的点子──在任意区域内某种守恒量总量的改变,等于从边界进入或离去的数量;守恒量不能够增加或减少,只能够从某一个位置迁移到另外一个位置。

  每一种连续性方程都可以以积分形式表达(使用通量积分),描述任意有限区域内的守恒量;也可以以微分形式表达(使用散度算符),描述任意位置的塌搭守恒量。应用散度定理,可以从微分形闹迹式推导出积分形式,反之亦然。

欧拉方程(流体力学方面)的推导过程

取流体微元建立直角坐标让档系

考虑x轴设微元内部压力p根据欧拉知p=p(xyzt)

x轴假设t变yz相位置变找微元边界px=p(x)=p+(?p/?x)dx (?p/?x)^2/(2!)dx^2 ...

假设px线性则px=p+(?p/?x)dx(x取向右z)

故微元左侧p左=p-(?p/?x)dx/2p右=p+(?p/?x)dx/2

微元x轴总受力=(p右-手缓p左)dydz=(?p/?x)dxdydz

yz轴同理

故ρRdxdydz=?pdxdydz(R流体单位面积受力?p?p/?x+?p/?y+?p/?z)

即ρR=?p(欧拉公式)

取泰勒级数第项取流体所取微元坦薯乱内变化量近似值

提交信息测一测您提升学历详细信息