1.  ${\bf P}=(p_{ij})$, 而 $$\bex p_{ij}=-p\delta_{ij}+\tau_{ij}, \eex$$ 其中 $\tau_{ij}$ 对应于摩擦切应力.

2.  由于内摩擦力只与相对运动有关, 而 $\tau_{ij}$ 与速度无关, 而只与速度梯度有关, 且为线性的 (实验已很好的证实): $$\bex \tau_{ij}=c_{ijkl}\cfrac{\p u_k}{\p x_l}. \eex$$ 由于 $(\tau_{ij})$ 和 $\sex{\cfrac{\p u_k}{\p x_l}}$ 均为二阶张量, 而由张量识别定理, $(c_{ijkl})$ 为四阶张量. 又由 $p_{ij}$ 而 $\tau_{ij}$ 对称知 $$\bex c_{ijkl}=c_{jikl}. \eex$$

3.  设流体各向同性, 则 $c_{ijkl}$ 为各向同性张量, 有形式 $$\bex c_{ijkl}=\lm \delta_{ij}\delta_{kl} +\alpha \delta_{ik}\delta_{jl} +\beta\delta_{il}\delta_{jk}. \eex$$ 令 $\alpha=\mu+\nu$, $\beta=\mu-\nu$, 则由 $c_{ijkl}=c_{jikl}$ 知 $$\bex c_{ijkl}=\lm \delta_{ij}\delta_{kl} +\mu\sex{\delta_{ik}\delta_{jl}+\delta_{il}\delta_{jk}}. \eex$$ 由此, $c_{ijkl}=c_{ijlk}$, $$\bee\label{2_2_3_tau} \tau_{ij}=\lm \Div{\bf u}\delta_{ij}+2\mu s_{ij},\quad s_{ij}=\cfrac{1}{2}\sex{\cfrac{\p u_i}{\p x_j}+\cfrac{\p u_j}{\p x_i}}, \eee$$$$\bee\label{2_2_3_p} p_{ij}=(-p+\lm \Div{\bf u})\delta_{ij}+2\mu s_{ij}, \eee$$$$\bex {\bf P}=(-p+\lm \Div{\bf u}){\bf I}+2\mu {\bf S}. \eex$$

4.  $\lm$, $\mu$ 的物理意义

(1)  考虑沿 $x_1$ 方向的剪切运动 $$\bex u_1=u_1(x_3),\quad u_2=u_3=0.  \eex$$ 则由 \eqref{2_2_3_p}, $$\bex p_{13}=\mu \cfrac{\p u_1}{\p x_3}. \eex$$ 这就是 Newton 法则. 称 $\mu$ 为第一粘性系数 (动力学粘性系数).

(2)  由 \eqref{2_2_3_tau}, $$\bex \cfrac{1}{3}\sum_{i=1}^3 \tau_{ii} =\sex{\lm+\cfrac{2}{3}\mu }\Div{\bf u} =\sex{\lm+\cfrac{2}{3}\mu}\cfrac{1}{\tau}\cfrac{\rd \tau}{\rd t}\quad\sex{\tau=\cfrac{1}{\rho}:\mbox{ 比容}}. \eex$$ 记 $$\bex \mu'=\lm+\cfrac{2}{3}\mu, \eex$$ 则其为平均摩擦正应力与体积变化率之比, 描述流体运动过程中由膨胀或收缩引起的平均摩擦正应力的变换; 称为第二粘性系数 (膨胀粘性系数).

5.  总结:

(1)  应力张量---本构方程: $$\bex p_{ij}=-p\delta_{ij}+ 2\mu\sex{s_{ij}-\cfrac{1}{3}\Div{\bf u}\delta_{ij}} +\mu'\Div{\bf u} \delta_{ij}. \eex$$

(2)  广义Newton 法则: $$\bex \tau_{ij}=2\mu\sex{s_{ij}-\cfrac{1}{3}\Div{\bf u}\delta_{ij}} +\mu'\Div{\bf u} \delta_{ij}, \eex$$ 其中 $\mu>0$, $\mu'\geq 0$.

[物理学与PDEs]第2章第2节 粘性流体力学方程组 2.3 广义 Newton 法则---本构方程的更多相关文章

  1. [物理学与PDEs]第2章第2节 粘性流体力学方程组 2.6 一维粘性热传导流体动力学方程组

    一维粘性热传导流体动力学方程组: $$\beex \bea \cfrac{\p\rho}{\p t}+\cfrac{\p }{\p x}(\rho u)&=0,\\ \cfrac{\p u}{ ...

  2. [物理学与PDEs]第2章第2节 粘性流体力学方程组 2.5 粘性热传导流体动力学方程组的数学结构

    1.  粘性热传导流体动力学方程组可化为 $$\beex \bea \cfrac{\p \rho}{\p t}&+({\bf u}\cdot\n)\rho=-\rho \Div{\bf u}, ...

  3. [物理学与PDEs]第2章第2节 粘性流体力学方程组 2.4 粘性热传导流体动力学方程组

    粘性热传导流体动力学方程组: $$\beex \bea \cfrac{\p \rho}{\p t}+\Div(\rho{\bf u})&=0,\\ \rho \cfrac{\rd {\bf u ...

  4. [物理学与PDEs]第2章第2节 粘性流体力学方程组 2.2 应力张量

    1.  在有粘性的情形, 外界流体对 $\Omega$ 的作用力, 不仅有表面上的压力 (正压力), 也有表面上的内摩擦力 (切应力). 2.  于 $M$ 处以 ${\bf n}$ 为法向的单位面积 ...

  5. [物理学与PDEs]第2章第2节 粘性流体力学方程组 2.1 引言

    1.  实际的流体与理想流体的主要区别在于: 前者具有粘性 (内摩擦) 和热传导. 2.  内摩擦 (1)  当两层流体有相对运动时, 方有摩擦力; 它是一种内力; 单位面积上所受的内力称为应力; 而 ...

  6. [物理学与PDEs]第4章第2节 反应流体力学方程组 2.4 反应流体力学方程组的数学结构

    1.  粘性热传导反应流体力学方程组是拟线性对称双曲 - 抛物耦合组. 2.  理想反应流体力学方程组是一阶拟线性对称双曲组 (取 ${\bf u},p,S,Z$ 为未知函数). 3.  右端项具有间 ...

  7. [物理学与PDEs]第4章第2节 反应流体力学方程组 2.3 混合气体状态方程

    1.  记号与假设 (1)  已燃气体的化学能为 $0$. (2)  单位质量的未燃气体的化学能为 $g_0>0$. 2.  对多方气体 (理想气体当 $T$ 不高时可近似认为), $$\bex ...

  8. [物理学与PDEs]第4章第2节 反应流体力学方程组 2.2 反应流体力学方程组形式的化约

    1.  粘性热传导反应流体力学方程组 $$\beex \bea \cfrac{\rd \rho}{\rd t}&+\rho \Div{\bf u}=0,\\ \cfrac{\rd Z}{\rd ...

  9. [物理学与PDEs]第4章第2节 反应流体力学方程组 2.1 粘性热传导反应流体力学方程组

    1.  记号: $Z=Z(t,{\bf x})$ 表示未燃气体在微团中所占的百分比 ($Z=1$ 表示完全未燃烧; $Z=0$ 表示完全燃烧). 2.  物理化学 (1)  燃烧过程中, 通过化学反应 ...

随机推荐

  1. jquery/js记录点击事件,单击次数加一,双击清零

    目的:点击按钮,点击后在网页上显示点击次数,双击清零 实现:js或者jquery 代码如下: <%@ page language="java" contentType=&qu ...

  2. win 10 Hbuilder1.2.1连接Genymotion 调试Android 软件

    这里记录一下 Hbuilder1.2.1连接Genymotion 调试Android 软件 的过程: 步骤一:把Genymotion 的 adb.exe 路径配置到 Hbuilder 中 在 菜单栏 ...

  3. No FileSystem for scheme: hdfs问题

    通过FileSystem.get(conf)初始化的时候,要通过静态加载来实现,其加载类的方法代码如下: private static FileSystem createFileSystem(URI ...

  4. Linux学习笔记(一)----Ubuntu下的apt命令

    一.原理与目录 先介绍几个和apt-get相关的目录: /var/lib/dpkg/available文件的内容是软件包的描述信息, 该软件包括当前系统所使用的 Debian 安装源中的所有软件包,其 ...

  5. 【转】Android OkHttp3简介和使用详解

    一 OKHttp简介 OKHttp是一个处理网络请求的开源项目,Android 当前最火热网络框架,由移动支付Square公司贡献,用于替代HttpUrlConnection和Apache HttpC ...

  6. 步步深入:MySQL架构总览->查询执行流程->SQL解析顺序(转)

    文章转自   http://www.cnblogs.com/annsshadow/p/5037667.html https://www.cnblogs.com/cuisi/p/7685893.html

  7. 三种方法实现Hadoop(MapReduce)全局排序(1)

    我们可能会有些需求要求MapReduce的输出全局有序,这里说的有序是指Key全局有序.但是我们知道,MapReduce默认只是保证同一个分区内的Key是有序的,但是不保证全局有序.基于此,本文提供三 ...

  8. Windows技巧

    1 修改域名 像Linux的/etc/hosts一样,windows也有一个类似的hosts文件, C:/WINDOWS/system32/drivers/etc/hosts 添加如下域名与IP的映射 ...

  9. Python中getopt()函数的使用

    在运行程序时,可能需要根据不同的条件,输入不同的命令行选项来实现不同的功能.目前有短选项和长选项两种格式.短选项格式为"-"加上单个字母选项:长选项为"--"加 ...

  10. core dump文件的生成

    #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { char * p = "abcdefg"; p[] = '; ...