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. laravel学习笔记一

    指定端口 数据迁移 php artisan migrate:install 任何路由 match get,post只选择其一 没有表名对应默认的posts表,如果表为post就不行 时区不对时 分页 ...

  2. 服务端监控工具:Nmon使用方法

    在性能测试过程中,对服务端的各项资源使用情况进行监控是很重要的一环.这篇博客,介绍下服务端监控工具:nmon的使用方法... 一.认识nmon 1.简介 nmon是一种在AIX与各种Linux操作系统 ...

  3. Raft与MongoDB复制集协议比较

    在一文搞懂raft算法一文中,从raft论文出发,详细介绍了raft的工作流程以及对特殊情况的处理.但算法.协议这种偏抽象的东西,仅仅看论文还是比较难以掌握的,需要看看在工业界的具体实现.本文关注Mo ...

  4. Kaggle教程——大神教你上分

    本文记录笔者在观看Coursera上国立经济大学HLE的课程 How to win a data science competetion中的收获,和大家分享.课程的这门课的讲授人是Kaggle的大牛, ...

  5. Oracle通过Navicat导入表数据与机构,数据无法直接查询,需要加双引号的问题

    使用navicat 导入表到ORACLE时,总是会遇到虽然表格完整导入到数据库,但是往往查不出来数据,网上提供的解决办法是把查询的列 加上 双引号,或者表名加上双引号,但这解决办法却减慢了编写sql ...

  6. 玩转3D Swiper美女性感秀之思路分析总结

    前言 继一次的3D魔方之后,这次利用CSS3的transform.translate.rotate.preserve-3d等结合JS的requestAnimationFrame.class带你一起玩转 ...

  7. Linux 字符编码 查看与转换

    Linux 查看文件编码格式 Vim 查看文件编码 set fileencoding // 即可显示文件编码格式 若想解决Vim查看文件乱码问题, 可以在 .vimrc 文件添加 set encodi ...

  8. mysq基础操作

    创建表: create table customer(mid char(5) primary key,name varchar(20),birth date,sex char(1) DEFAULT ' ...

  9. 如何在.net 4.0下安装TLS1.2的支持

    原始出处:www.cnblogs.com/Charltsing/p/Net4TLS12.html 作者QQ: 564955427 最近提交请求发生错误:不支持请求的协议,研究了一下TLS1.2,发现这 ...

  10. SQL Server没有足够的内存继续执行程序 (mscorlib)的解决办法

    在Microsoft SQL Server Management Studio 中执行较大的sql脚本时,会报没有足够的内存继续执行程序(mscorlib)的错误.如下图所示 解决方法: 使用sqlc ...