納維-斯托克斯方程(納維葉-斯托克斯方程)

納維-斯托克斯方程

納維葉-斯托克斯方程一般指本詞條

基本介紹

  • 中文名
  • 外文名
  • 提出者
  • 提出時間
  • 適用領域流體力學
  • 簡稱
N-S方程定義,影響意義,求解方法,基本假設,參考文獻,
對於雷諾數
的情況,方程左端的加速度項與粘性項相比可忽略,從而可求得斯托克斯流動的近似解。RA·密立根【羅伯特·安德魯·密立根】根據這個解給出了一個有名的套用(密立根油滴實驗),即空氣中細小球狀油滴的緩慢流動。
對於雷諾數
的情況,粘性項與加速度項相比可忽略,這時粘性效應僅局限於物體表面附近的邊界層內,而在邊界層之外,流體的行為實質上同無粘性流體一樣,所以其流場可用歐拉方程求解。
把N-S方程沿流線積分可得到粘性流體的伯努利方程
式中
重力加速度
為單位質量流體克服阻力作功而引起的機械能損失。因此,流體沿流線流動時,機械能會轉化成熱能,使流體溫度升高。

基本假設

在解釋納維-斯托克斯方程的細節之前,首先,必須對流體作幾個假設。第一個是流體是連續的。這強調它不包含形成內部的空隙,例如,溶解的氣體氣泡,而且它不包含霧狀粒子的聚合。另一個必要的假設是所有涉及到的場,全部是可微的,例如壓強
,速度
,密度
,溫度
,等等。該方程從質量,動量守恆,和能量守恆的基本原理導出。對此,有時必須考慮一個有限的任意體積,稱為控制體積,在其上這些原理很容易套用。該有限體積記為
,而其表面記為
。該控制體積可以在空間中固定,也可能隨著流體運動

參考文獻

1.L.普朗特著,郭永懷、陸士嘉譯:《流體力學概論》,科學出版社,北京,1981。(L.Plandtl,et al-,Fiihrer Durch die Strö-mungslehre,Fredr.Vieweg and Sohn,Braunschweig,1969.)
2.詞條作者:張德良中國大百科全書》74卷(第二版)物理學詞條:流體力學中國大百科全書出版社,2009-07:361-362頁

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