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. Koa 框架介绍

    Node.js 是一个异步的世界,官方 API 支持的都是 callback 形式的异步编程模型,这 会带来许多问题,例如:callback 嵌套问题 ,异步函数中可能同步调用 callback 返回 ...

  2. zabbix问题-非常少的网络故障失败或罕见:Proxy超时的问题

    解决方案 在zabbix_agentd.conf中添加这些. BufferSend = 10 BufferSize = 150 MaxLinesPerSecond = 100 Timeout = 29 ...

  3. python3 今日大纲 day05

    1. 上周内容回顾 1. 闭包: 内层函数对外层函数变量的使用 def outer(): a = 10 def inner(): print(a) return inner ret = outer() ...

  4. stm32之不定长接收

    使用STM32CUBE_MAX配置工程,可以简化编程工作量,但是这样我们会遇到一些麻烦,比如利用串口接收不知道长度的数据的时候,我们可能会无从下手,前段时间看到他人程序中的串口不定长接收,此次特意总结 ...

  5. BJOI2019做题笔记

    奥术神杖(分数规划.AC自动机) 发现我们要求的东西很像一个平均数(实际上就是几何平均数),那么我们现在考虑一种运算,使得乘法能够变成加法.开根可以变成除法,不难想到取对数满足这个条件.我们对\(\s ...

  6. 基于 HTML5 结合互联网+的电力接线图

    前言 “互联网+”思维让数据的搜集和获取更加便捷,并且随着大数据的深度开发和应用,数据分析预测对于提升用户体验有非常重要的价值,同时也为不同行业.不同领域的合作提供了更广阔的空间.传统的发电企业是一个 ...

  7. 如何用ABP框架快速完成项目(6) - 用ABP一个人快速完成项目(2) - 使用多个成熟控件框架

    正如我在<office365的开发者训练营,免费,在微软广州举办>课程里面所讲的, 站在巨人的肩膀上的其中一项就是, 尽量使用别人成熟的框架. 其中也包括了控件框架   abp和52abp ...

  8. pyspider爬虫框架

    特点: 去重处理,结果监控,多进程处理,pyquery提取,错误重试,webUI管理,代码简洁,JS渲染 安装: anaconda里边没搜到pyspider,所以手动安装 查看pyspider的命令: ...

  9. [Alpha阶段]第一次Scrum Meeting

    Scrum Meeting博客目录 [Alpha阶段]第一次Scrum Meeting 基本信息 名称 时间 地点 时长 第一次Scrum Meeting 19/04/01 大运村寝室6楼 40min ...

  10. 毕业季,我的Linux求职之路

    秋招终于告一段落了,本硕的七年求学之路也快画上了句号.回首求职的这一段日子,痛苦并快乐着.感谢所有陪伴着我走过这一段路程的同学,所有的辛酸都值得铭记.求职的过程中在网上看了很多的求职经验,现在想写一篇 ...