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1)  analytical solution of motion equation
运动方程分析解
2)  solution to motion equation
运动方程解
3)  Kinematic analysis of analytical method
运动分析解析法
4)  solution of equation of motion
运动方程的解
5)  numerical solution of motion equation
运动方程数值解
6)  analytic method based on differential equation
微分方程解析法
补充资料:运动方程
      在传递过程的研究中,指流动流体的微分动量衡算式,是描述粘性流体流动的基本方程之一。此方程与连续性方程和各种具体问题的定解条件相结合,可求解速度分布和压力分布。
  
  运动方程建立在牛顿第二定律基础上,表示流体动量的变化率(即流体质量与其加速度的乘积)等于作用于流体上外力的合力。所考虑的外力有两类:作用在整个流体质量上的力,即体积力(如重力);和作用在边界上的力,即表面力(如压力和剪切力)。运动方程的向量式为:
  
  
  
   
  
  
  
    (1)式中F为单位体积力,如单位体积重力,F=ρg,ρ为流体密度,g为重力加速度;p为单位体积边界上的力;u为速度;τ为时间;Du/Dτ为加速度。Du/Dτ称为随体导数,并记作D/Dτ,以区别于常用的d/dτ。
  
  法国科学家C.-L.-M.-H.纳维在 1827年和G.G.斯托克斯在1845年分别将式(1)与广义牛顿定律结合,得到描述牛顿粘性流体流动时的微分方程式,即纳维-斯托克斯方程,它在直角坐标系中可写成:
  
  
  
   (2)对于不可压缩流体,u·墷=0,式(2)变为:
  
   
   (3)式(3)是应用最广的运动方程。与式(1)对比可知方程左侧是流体的惯性力向量,其中加速度Du/Dτ分成了两项:①дu/дτ为局部加速度,指流体速度u随时间τ的变化率;②(u·墷)u为对流加速度,指流体因位置变化所引起的加速度。方程右侧F(体积力)形式未变,p(表面力)则表示为压力梯度(右侧第一项)及粘性力向量(右侧第三项)。
  
  在直角坐标系中,式(3)的x方向分量式为:
  
   
   (4)
  
  理想流体运动方程  忽略流体的粘性,即对于理想流体,纳维-斯托克斯方程中右侧第三、四两项为零,这就是由瑞士数学家和力学家L.欧拉于1755年提出的欧拉方程:
  
  
  
   欧拉方程于定态条件下沿流线(流动空间中某瞬时的这样一种曲线,其上各质点的流速方向与该点的切线重合)积分,即是伯努利方程。
  
  湍流运动方程  对于湍流运动,将不规则变化的瞬时速度u和瞬时压力p分别分解为时均速度ū 和脉动速度u′,以及时均压力p和脉动压力p′,则有u=ū+u′,p=孒+p′,将此两式代入式(4),可得到湍流运动方程,写成分量形式,以x方向为例:
  
   
    (5)对于y、z方向亦有类似形式,这组方程称为雷诺方程。
  
  将雷诺方程与纳维-斯托克斯方程对比,可以看出前者多了几个附加项,这是由于湍流脉动所引起各个方向的应力,即等,称为湍流应力或雷诺应力。
  
  对于两相流和非牛顿流体流动,运动方程的建立和求解有很多困难,至今还很不成熟,但鉴于这些流动在工程上的重要性,是目前研究工作十分活跃的领域。
  
  应用  纳维-斯托克斯方程和连续性方程一起,构成牛顿粘性流体运动的基本方程组。由于方程是非线性的,至今尚无一般解,只能结合特定情况处理。对于一些简单的问题,非线性项为零或是非常简单的形式,可得精确解。对于较复杂的情况,有时根据流动问题的物理特点,可以略去方程中的次要项,简化成近似方程后求解。如在低雷诺数时,忽略惯性力,所得近似方程称为爬流方程。由后者求解得到著名的斯托克斯定律(见流动阻力);在高雷诺数时,用边界层概念简化运动方程,可了解绕流和射流的特征。此外,用数值法解这组方程,可以解决更复杂的问题,例如搅拌槽中粘稠液体的运动、波动液膜的运动以及伴有化学反应的湍流运动等。
  

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参考词条