流体力学与NS方程
流體力學(xué)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(gòu)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(yīng)力和切應(yīng)力。單位質(zhì)量。a為隨體加速度。進行偏導(dǎo)得到當?shù)丶铀俣群蛯α黜棥<铀俣软椨址Q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(lǐng)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(jié)構(gòu)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(shù)之外,還經(jīng)常使用韋伯數(shù),以及毛細數(shù)等參數(shù)來表示微流控中的主成分力。
對于傳熱作用不會產(chǎn)生力時,則對于三維問題,僅需要考慮質(zhì)量方程和三個方向的動量方程。
對于不可壓縮流體,則假設(shè)為流體密度不隨時間以及空間變化,則流體密度為常數(shù),此時的質(zhì)量方程為速度矢量的散度為0。此時,質(zhì)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(jié)
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