发布网友 发布时间:2022-08-10 04:46
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热心网友 时间:2024-11-25 01:39
Navier Stokes(纳维叶-斯托克斯)方程是流体力学中描述粘性牛顿流体的方程,是目前为止尚未被完全解决的方程,只有大约一百多个特解被解出来,是最复杂的方程之一。
意义:解出这个方程的话,就可以做诸如天气预报的事情了。预测和分析天气的变化,造福于人类。
扩展资料:
NS方程深度描述
描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程。简称N-S方程。因1821年由C.-L.-M.-H.纳维和1845年由G.G.斯托克斯分别导出而得名。在直角坐标系中,其矢量形式为=-p+ρF+μΔv,式中ρ为流体密度,p为压强,u(u,v,w)为速度矢量。
F(X,Y,Z)为作用于单位质量流体的彻体力,为哈密顿算子 ,Δ为拉普拉斯算子。后人在此基础上又导出适用于可压缩流体的N-S方程。N-S方程反映了粘性流体(又称真实流体)流动的基本力学规律,在流体力学中有十分重要的意义。
它是一个非线性偏微分方程,求解非常困难和复杂,目前只有在某些十分简单的流动问题上能求得精确解;但在有些情况下,可以简化方程而得到近似解。例如当雷诺数Re1时,绕流物体边界层外 ,粘性力远小于惯性力,方程中粘性项可以忽略。
N-S方程简化为理想流动中的欧拉方程(=-Ñp+ρF);而在边界层内,N-S方程又可简化为边界层方程,等等。在计算机问世和迅速发展以后,N-S方程的数值求解才有了很大的发展。 在解释纳维-斯托克斯方程的细节之前。
首先,必须对流体作几个假设。第一个是流体是连续的。这强调它不包含形成内部的空隙,例如,溶解的气体的气泡,而且它不包含雾状粒子的聚合。另一个必要的假设是所有涉及到的场,全部是可微的,例如压强,速度,密度,温度,等等。
该方程从质量,动量,和能量的守恒的基本原理导出。对此,有时必须考虑一个有限的任意体积,称为控制体积,在其上这些原理很容易应用。该有限体积记为\Omega,而其表面记为\partial\Omega。该控制体积可以在空间中固定,也可能随着流体运动。