Список уравнений механики жидкости

В данной статье обобщены уравнения теории механики жидкости .

Определения

Поток F через поверхность , d S — элемент площади вектора дифференциала , nединица нормали к поверхности. Слева: поток не проходит через поверхность, максимальное количество течет нормально к поверхности. Справа: уменьшение потока, проходящего через поверхность, можно визуализировать путем уменьшения F или d S эквивалентно (разложенного на компоненты , θ — угол к нормали n ). F • d S — это компонент потока, проходящего через поверхность, умноженный на площадь поверхности (см. скалярное произведение ). По этой причине поток физически представляет собой поток на единицу площади .

Здесь — единичный вектор в направлении потока/тока/потока. t ^ {\displaystyle \mathbf {\hat {t}} \,\!}

Количество (общее название)(Общий) символ/ыОпределение уравненияЕдиницы СИИзмерение
Поле вектора скорости потокаты u = u ( r , t ) {\displaystyle \mathbf {u} =\mathbf {u} \left(\mathbf {r} ,t\right)\,\!} мс −1[Л][Т] −1
Поле псевдовектора скоростиω ω = × v {\displaystyle {\boldsymbol {\omega }}=\nabla \times \mathbf {v} } с −1[Т] −1
Объемная скорость, объемный потокφ V (стандартного символа нет) ϕ V = S u d A {\displaystyle \phi _{V}=\int _{S}\mathbf {u} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A} \,\!} м 3 с −1[Л] 3 [Т] −1
Массовый ток на единицу объемаs (стандартного символа нет) s = d ρ / d t {\displaystyle s=\mathrm {d} \rho /\mathrm {d} t\,\!} кг м −3 с −1[М] [Л] −3 [Т] −1
Массовый ток, массовый расходЯ I m = d m / d t {\displaystyle I_{\mathrm {m} }=\mathrm {d} m/\mathrm {d} t\,\!} кг с −1[М][Т] −1
Массовая плотность токадж м I m = j m d S {\displaystyle I_{\mathrm {m} }=\iint \mathbf {j} _{\mathrm {m} }\cdot \mathrm {d} \mathbf {S} \,\!} кг м −2 с −1[М][Л] −2 [Т] −1
Импульсный токЯ п I p = d | p | / d t {\displaystyle I_{\mathrm {p} }=\mathrm {d} \left|\mathbf {p} \right|/\mathrm {d} t\,\!} кг мс −2[М][Л][Т] −2
Плотность импульсного токадж п I p = j p d S {\displaystyle I_{\mathrm {p} }=\iint \mathbf {j} _{\mathrm {p} }\cdot \mathrm {d} \mathbf {S} } кг мс −2[М][Л][Т] −2

Уравнения

Физическое положениеНоменклатураУравнения
Статика жидкости ,
градиент давления
  • г = Позиция
  • ρ = ρ ( r ) = Плотность жидкости при гравитационном эквипотенциале, содержащем r
  • g = g ( r ) = Напряженность гравитационного поля в точке r
  • P = Градиент давления
P = ρ g {\displaystyle \nabla P=\rho \mathbf {g} \,\!}
Уравнения плавучести
  • ρ f = Массовая плотность жидкости
  • V imm = Объем тела, погруженного в жидкость
  • F b = Выталкивающая сила
  • F g = Сила тяжести
  • W app = Кажущийся вес погруженного тела
  • W = Фактический вес погруженного тела
Выталкивающая сила

F b = ρ f V i m m g = F g {\displaystyle \mathbf {F} _{\mathrm {b} }=-\rho _{f}V_{\mathrm {imm} }\mathbf {g} =-\mathbf {F} _{\mathrm {g} }\,\!}

Кажущийся вес
W a p p = W F b {\displaystyle \mathbf {W} _{\mathrm {app} }=\mathbf {W} -\mathbf {F} _{\mathrm {b} }\,\!}

Уравнение Бернулликонстанта p — это полное давление в точке на линии тока p + ρ u 2 / 2 + ρ g y = p c o n s t a n t {\displaystyle p+\rho u^{2}/2+\rho gy=p_{\mathrm {constant} }\,\!}
Уравнения Эйлера
ρ t + ( ρ u ) = 0 {\displaystyle {\frac {\partial \rho }{\partial t}}+\nabla \cdot (\rho \mathbf {u} )=0\,\!}

ρ u t + ( u ( ρ u ) ) + p = 0 {\displaystyle {\frac {\partial \rho {\mathbf {u} }}{\partial t}}+\nabla \cdot \left(\mathbf {u} \otimes \left(\rho \mathbf {u} \right)\right)+\nabla p=0\,\!}
E t + ( u ( E + p ) ) = 0 {\displaystyle {\frac {\partial E}{\partial t}}+\nabla \cdot \left(\mathbf {u} \left(E+p\right)\right)=0\,\!}
E = ρ ( U + 1 2 u 2 ) {\displaystyle E=\rho \left(U+{\frac {1}{2}}\mathbf {u} ^{2}\right)\,\!}

Конвективное ускорение a = ( u ) u {\displaystyle \mathbf {a} =\left(\mathbf {u} \cdot \nabla \right)\mathbf {u} }
Уравнения Навье–Стокса
ρ ( u t + u u ) = p + T D + f {\displaystyle \rho \left({\frac {\partial \mathbf {u} }{\partial t}}+\mathbf {u} \cdot \nabla \mathbf {u} \right)=-\nabla p+\nabla \cdot \mathbf {T} _{\mathrm {D} }+\mathbf {f} }

Смотрите также

Источники

  • PM Whelan, MJ Hodgeson (1978). Essential Principles of Physics (2-е изд.). Джон Мюррей. ISBN 0-7195-3382-1.
  • G. Woan (2010). Кембриджский справочник по физическим формулам . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-57507-2.
  • А. Халперн (1988). 3000 решенных задач по физике, серия Шаума . McGraw Hill. ISBN 978-0-07-025734-4.
  • RG Lerner , GL Trigg (2005). Энциклопедия физики (2-е изд.). VHC Publishers, Hans Warlimont, Springer. стр. 12–13. ISBN 978-0-07-025734-4.
  • CB Parker (1994). McGraw Hill Encyclopaedia of Physics (2-е изд.). McGraw Hill. ISBN 0-07-051400-3.
  • PA Tipler, G. Mosca (2008). Физика для ученых и инженеров: с современной физикой (6-е изд.). WH Freeman and Co. ISBN 978-1-4292-0265-7.
  • LN Hand, JD Finch (2008). Аналитическая механика . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-57572-0.
  • TB Arkill, CJ Millar (1974). Механика, вибрации и волны . Джон Мюррей. ISBN 0-7195-2882-8.
  • HJ Pain (1983). Физика вибраций и волн (3-е изд.). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-90182-2.

Дальнейшее чтение

  • LH Greenberg (1978). Физика с современными приложениями . Holt-Saunders International WB Saunders and Co. ISBN 0-7216-4247-0.
  • JB Marion, WF Hornyak (1984). Принципы физики . Holt-Saunders International Saunders College. ISBN 4-8337-0195-2.
  • А. Бейзер (1987). Концепции современной физики (4-е изд.). McGraw-Hill (международный). ISBN 0-07-100144-1.
  • HD Young, RA Freedman (2008). University Physics – With Modern Physics (12-е изд.). Addison-Wesley (Pearson International). ISBN 978-0-321-50130-1.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=List_of_equations_in_fluid_mechanics&oldid=1189740927"