1. 核心公式:牛顿第二定律:
2. 流体微受力:体积力+表面力
体积力:(不直接接触于微体表面的场力,如重力场,磁场)重力g
表面力:(直接作用于微体表面的力)压力和黏性应力(法向应力+切向应力)
3. 对微体受力分析:
以x方向受力为例展开:
体积力
表面力
压力
流体所受到的压力永远指向内部(与法向方向相反)
左面:(方向向右)
右面:(方向向左)
压力合力:
黏性应力(下面开始手动上色,库里颜色太少)
法向应力
方向始终与外法线方向一致
左面(蓝色):(方向向左)
右面(蓝色):(方向向右)
法向合应力:
切向应力
(1)基本假设:沿着x,y,z三轴正方形,速度逐渐增大(影响摩擦力也就是切向应力方向);
(2)那些面提供切向应力呢? (上下两面和前后两面)
上面(y,洋红):(方向向右,备注:微体上面同样存在微体,且速度大,则其受到向左的摩檫力,则本微体受到向右的摩檫力)
下面(y,洋红):(方向向左)
正对面(z,黑色):(方向向右)
正背面(z,黑色):(方向向左)
切向合应力:
综上:
因此,x方向有:
化简之后:
又可以写作:
4. 本构方程
(流体微团平移/膨胀/旋转/剪切===剪切导出,这个不想推了,码字太累)
因此,针对于x方向,进行矢量方程写法如下:
(1)散度算子:将张量降一阶;梯度算子:将张量升一阶(后续补);
(2)p为标量,即0阶张量,为一阶张量,因此采用梯度算子代替 ;
(3) 为二阶张量,为一阶张量,因此采用散度算子;
5. 最近遇到一种写法是这样的
其实是一样,证明如下:
6. 补充知识(还是公式编辑器来巧吧,然后复制过来,这里面太费事了)
(1)散度算子
散度算子作用后会降阶,速度矢量1阶张量降了一阶,为标量,即0阶张量
(2)梯度算子
将标量p作用梯度算子为矢量,即升阶
(3)并矢
(两个矢量,放一起是并矢;易错点嘿嘿,敲黑板,细节方面去查并矢就行)
(4)矢量点乘
(两个矢量中间带个·就是点乘,两个矢量的点乘在随体导数和局部导数转化中极其有用,也就是上面第五条)
首先两个向量点乘就是对应方向上的三个分量乘积,异构分量为0,同构为1,可以联系6(1)
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