流体力学与NS方程
流體力學是否可以使用NS方程表示,需要看流體分子或者原子的平均自由程和流體微元的比例大小。
一般在宏觀低速情況下,使用本構方程和牛頓第二定律得到流體的控制方程和固體的控制方程。
F為流體微元所受重力或者其他比如電磁力等,以及正應力和切應力。單位質量。a為隨體加速度。進行偏導得到當地加速度和對流項。加速度項又稱為慣性力項。當略去所有慣性力,求解得到的是,斯托克斯解。
當僅略去對流項,得到的是,奧森解。微流控領域,一般略去全部慣性力項。其中有一點十分奇怪的是,微流控的速度十分低,但是加速度不一定低,在低速流動情況下,略去慣性力項,意味著,默認在低速流動的情況下,略去了慣性力項。在微流控中,慣性力十分小,相比之下,粘性力和界面結構的表面張力交大,因此,除了使用慣性力和粘性力的壁紙雷諾數之外,還經常使用韋伯數,以及毛細數等參數來表示微流控中的主成分力。
對于傳熱作用不會產生力時,則對于三維問題,僅需要考慮質量方程和三個方向的動量方程。
對于不可壓縮流體,則假設為流體密度不隨時間以及空間變化,則流體密度為常數,此時的質量方程為速度矢量的散度為0。此時,質量方程中只有ux,uy,uz,三個未知量。動量方程中,有ux,uy,uz,
總結
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