1. 通俗點說NS方程是關於啥的。解這個方程有啥意義
Navier Stokes(納維葉-斯托克斯)方程是流體力學中描述粘性牛頓流體的方程,是目前為止尚未被完全解決的方程,只有大約一百多個特解被解出來,是最復雜的方程之一。
意義:解出這個方程的話,就可以做諸如天氣預報的事情了。預測和分析天氣的變化,造福於人類。
NS方程深度描述
描述粘性不可壓縮流體動量守恆的運動方程。簡稱N-S方程。因1821年由C.-L.-M.-H.納維和1845年由G.G.斯托克斯分別導出而得名。在直角坐標系中,其矢量形式為=-Ñp+ρF+μΔv,式中ρ為流體密度,p為壓強,u(u,v,w)為速度矢量。
F(X,Y,Z)為作用於單位質量流體的徹體力,Ñ為哈密頓運算元 ,Δ為拉普拉斯運算元。後人在此基礎上又導出適用於可壓縮流體的N-S方程。N-S方程反映了粘性流體(又稱真實流體)鬧晌搜流動的基本力學規律,在流體力學中有十分重要的意義。
它是一個非線性偏微分方程,求解非常困難和復雜,目前只有在某些十分簡單的流動問題上能求得精確解;但在有些情況下,可以簡化方程而得到近似解。例如當雷諾數Re1時,繞流物體邊界層外 ,粘性力遠小於慣性力,方程中粘性項可以忽略。
N-S方程簡化為理想流動中的歐拉方程(=-Ñp+ρF);而在邊界層內,N-S方液歷程又可簡化為邊界層方程,等等。在計算機問世和迅速發展以後,N-S方程的數值求解才有了很大的發展。 在解釋納維-斯謹冊托克斯方程的細節之前。
首先,必須對流體作幾個假設。第一個是流體是連續的。這強調它不包含形成內部的空隙,例如,溶解的氣體的氣泡,而且它不包含霧狀粒子的聚合。另一個必要的假設是所有涉及到的場,全部是可微的,例如壓強,速度,密度,溫度,等等。
該方程從質量,動量,和能量的守恆的基本原理導出。對此,有時必須考慮一個有限的任意體積,稱為控制體積,在其上這些原理很容易應用。該有限體積記為Omega,而其表面記為partialOmega。該控制體積可以在空間中固定,也可能隨著流體運動。
2. ns方程各項意義
NS方程就是描述流體受力及流動表現的方程,僅此而已。
方程的內容說白了就是F=ma。
F主要由(粘滯力,壓力,殲稿重力組成)
m就是ρ
a就是後面哪一串(加速度由時間變化和空間變化影響,加入了場論的一些最基氏好孝本概念)
就說了這么點事,沒啥稀奇的。就是求得解析解還不行,但是求數值解的方法一大堆(你可以自由選擇是追蹤指點還是關注襪沖空間點)。各種模擬軟體處理這中問題已經相當成熟。
3. 連續性方程和伯努利方程的物理意義
連續性方程的物理意義
不可壓縮流體三維流動的連續性方程
物理意義:在同一時間內通過流場中任一封閉表面的體積流量等於零,也就是說,在同一時間內流入的體積流量與流出的體積流量相等。
適用條件:不論是對理想流體還是實際流體都適用。
微元流束和總流的連續性方程,公式如圖。
物理意義:當流動為可壓縮流體定常流體動時,沿流動方向的質量流量為一個常數。
適用條件:在管路和明渠等流體力學計算中得到極為廣泛的應用。
伯努利方程的物理意義
當速度增加,壓強減少;當速度減小,壓強增加。從另一種角度看,伯努利方程說,壓力對流體所做的功等於流體動能的改變。給你一個不可壓縮的、無粘性流體的流動場,你將可以找出那個流動場的壓強場。
這個理論是由瑞士數學家丹尼爾·伯努利在1738年提出的,當時被稱為伯努利原理。後人又將重力場中歐拉方程在定常流動時沿流線的積分稱為伯努利積分,將重力場中無粘性流體定常絕熱流動的能量方程稱為伯努利定理。這些統稱為伯努利方程,是流體動力學基本方程之一。
伯努利方程實質上是能量守恆定律在理想流體定常流動中的表現,它是流體力學的基本規律。在一條流線上流體質點的機械能守恆是伯努利方程的物理意義。
理想正壓流體在有勢體積力作用下作定常運動時,運動方程(即歐拉方程)沿流線積分而得到的表達運動流體機械能守恆的方程。因著名的瑞士科學家伯努利於1738年提出而得名。對於重力場中的不可壓縮均質流體,方程為p+ρgh+(1/2)*ρv^2=c式中p、ρ、v分別為流體的壓強、密度和速度;h為鉛垂高度;g為重力加速度;c為常量。
4. NS 方程如何求解
流體運動微分方程——Navier-Stokes方程求解步驟:
(1)根據問題特點對一般形式的運做薯動方程進行簡化,獲得針對具體問題的微分方程或方程組。
(2)提出相關的初始條件和邊界條件。
初始條件:非穩態問題
邊界條件(固壁-流體邊界;液體-氣體邊界;液體-液體邊界)
•斯托克斯根據牛頓粘性公式提出了關於應力與變形速率之間的一般關系的三條假定:
(1)應力與變形速率成線性關系;
(2)應力與變形速率的關系在流體中各向同性;
(3)在靜止流體中,切應力為零,正應力的數值為靜壓力p。
根據這三條假定,不難給出應力與變形速率的一般關系式。我們將分兩步討論:
第一步,建立偏應力張量D與變形速率E之間的關系;
第二步,建立平均壓力偏量與變形速率E之間的關系。
•連塌胡返續方程式,納維-斯托克斯方程式和能量方程式是研究牛頓流體的粘性流體動力學的基本方程組。在這些方程中,獨立的未知物理量共包含14個標量函數,但是基本方程組中只包含5個獨立方程,因此這組方程並不封閉。
三個表示流體物性的確切關系式外,還必須補充6個獨立方程。而這些補充的關系式和方程組只能由其它的條件團飢、假定、或規律來提供。
•在通常的流體力學問題中,輻射熱與其它量相比為小量,故可假定 為0
在通常的流體力學問題中,質量力為重力
如果能再找到兩個聯系熱力學狀態參數的狀態方程,則可使方程封閉。但是,到目前為止,尚未找到普遍適用的狀態方程。我們在這里只准備討論一類簡單的流體,即它們在熱學上和熱量上是完全的氣體.
•由以上諸式構成了重力場中完全氣體在無輻射條件下的封閉方程組
•由上面幾節的討論,我們已經得到粘性流體動力學問題的基本方程組。由偏微分方程理論知,任何一個方程或封閉方程組具有無數組可能的解。因此,若要得到完全確定的解,必須給出完全確定的定解條件,即所謂邊界條件和起始條件。為了給定粘性流動在邊界上的物理量,必須首先從物理的角度研究邊界面兩側物質的物理量的相互關系。
•通常流體的邊界麵包括三種類型:
–流體與固體的接觸面
–液體和氣體的接觸面
–兩種液體的接觸面
•利用熱力學和力學的平衡特性以及某些物理量的守恆性,可以建立接觸面兩側的物質物理量之間的關系。
•根據流體邊界面上的過渡關系,我們可以給出粘性流體動力學下列四種類型的邊界條件:
–流體在物面上的運動學條件;
–流體在物面上的熱力學條件;
–流體在自由面上的運動學條件;
–流體在自由面上的動力學條件。
於是方程可解。
5. W=Fns物中的ns是表示什麼
功(英語:work),也叫機械功,是物理學中表示力對物體作用的空間的累積的物理量,功是標量,其大小等於力與其作用點位移的乘積,國際單位制單位為焦耳。「功」一詞最初是法國數學家賈斯帕-古斯塔夫·科里奧利創造的。
功(英語:work),也叫機械功。如果一個物體受到力的作用,並在力的方向上發生了一段位移,我們就說這個力對物體做了功。[1]功是物理學中表示力對位移的累積的物理量。與機械能相似的是,功也是標量,國際單位制單位為焦耳。1J=1N·m=1kg·m2·s-2「功」一詞最初是由法國數學家賈斯帕-古斯塔夫·科里奧利創造。
功的定義(一維)
在一維運動(即在一條直線上的運動)中,如果物體因為力F從A運動到B,位移了x,物體做了W的功。
定義
做功的兩個因素:
1.作用在物體上的力
2.物體在這個力的方向上移動的距離
註:功的公式只能計算一個力或一個合力所做的功,如要算總功,需用速度與質量的公式。
希望我能幫助你解疑釋惑。
6. ns方程是什麼呢
ns方程是納維-斯托克斯方程。
納維-斯托克斯方程是用於描述流體運動的方程,可以看作是流體運動的牛頓第二定律。就NS方程的推導及其所升寬反映的客觀現象而言,NS方程是對流體微元在瞬時意義上變形運動的描述。在流體力學本構方程中的壓力是天外來客,在力學本質上,壓力的空間梯羨悄度是微元體慣性力的表徵。
ns方程的由來:
1821年,法國著名工程師克勞德-路易吵派亮·納維首先推廣了歐拉關於流體力學的理論,納威此時考慮了分子間的作用力,並在方程中加了一個粘性常數。然而這彷彿還不夠,1845年,愛爾蘭數學家喬治·加布里埃爾·斯托克斯爵士從連續統的模型出發,給出了具有2個粘性常數的流體力學方程,這也就是現在鼎鼎大名的納維斯托克斯方程,N-S方程。
7. ns方程是化工原理哪一章內容
納維-斯托克斯方程(英文名:Navier-Stokes equations),描述粘性不可壓縮流體動量守恆的運動方程。簡稱N-S方程。粘性流體的運動方程首先由納維在1827年提出,只考慮了不可壓縮流體的流動。泊松在1831年提出可壓縮流體的運動方程。聖維南與斯托克斯在1845年獨立提出粘性系數為一常數的形式,都稱為Navier-Stokes方程,簡稱N-S方程。三維空間中的N-S方程組光滑解的存在性問題被美國克雷數學研究所設定為七個千禧年大獎難題之一。
N-S方程定義
納維-斯托克斯方程(Navier-Stokes equation)是描述粘性不可壓縮流體動量守恆的運動方程,簡稱N-S方程。此方程是法國科學家C·L·M·H·納維於1821年和英國物理學家G·G·斯托克斯於1845年分別建立的,故名。它的矢量形式為:
在直角坐標中,它可寫成
式中,是流體密度;是速度矢量;是壓力,是流體在時刻,在點處的速度分量;是單位體積流體受的外力,若只考慮重力,則;常數是動力粘度。
N-S方程概括了粘性不可壓縮流體流動的普遍規律,因而在流體力學中具有特殊意義。
粘性可壓縮流體運動方程的普遍形式為:
其中為流體應力張量;為單位張量;為變形速率張量,其在直角坐標中的分量為:
為膨脹粘性系數,一般情況下。若游動流體是均質和不可壓縮的,這時為常數。則方程(3)可簡化成N-S方程(1)和(2)。如果再忽略流體粘性,則(1)就變成通常的歐拉方程形式:
即無粘性流體運動方程(見流體力學基本方程組)。
N-S方程的影響及意義
後人在此基礎上又導出適用於可壓縮流體的N-S方程。以應力表示的運動方程,需補充方程才能求解。N-S方程反映了粘性流體(又稱真實流體)流動的基本力學規律,在流體力學中有十分重要的意義。它是一個非線性偏微分方程,求解非常困難和復雜,在求解思路或技術沒有進一步發展和突破前只有在某些十分簡單的特例流動問題上才能求得其精確解;但在部分情況下,可以簡化方程而得到近似解。例如當雷諾數時,繞流物體邊界層外 ,粘性力遠小於慣性力 ,方程中粘性項可以忽略,N-S方程簡化為理想流動中的歐拉方程;而在邊界層內,N-S方程又可簡化為邊界層方程,等等。在孝租中計算機問世和迅速發展以來,N-S方程的數值求解才有了較大的發展。
N-S方程的求解
從理論上講,有了包括N-S方程在內的基本方程組,再加上一定的初始條件和邊界條件,就可以確定流體的流動。但是,由於N-S方程比歐拉方程多了一個二階導數項,因此,除在一些特定條件下,很難求出方程的精確解。
可求得精確解的最簡單情況是平行流動。這方面有代表性的流動是圓管內的哈根-泊肅葉流動巧山(詳見管流)和兩平行平板間的庫埃特流動(詳見牛頓流體)。
在許多情況下,不用解出N-S方程,只要對N-S方程各項作量級分析,就可以確定解的特性,或獲得型物方程的近似解。
對於雷諾數的情況,方程左端的加速度項與粘性項相比可忽略,從而可求得斯托克斯流動的近似解。RA·密立根【羅伯特·安德魯·密立根】根據這個解給出了一個有名的應用(密立根油滴實驗),即空氣中細小球狀油滴的緩慢流動。
對於雷諾數的情況,粘性項與加速度項相比可忽略,這時粘性效應僅局限於物體表面附近的邊界層內,而在邊界層之外,流體的行為實質上同無粘性流體一樣,所以其流場可用歐拉方程求解。
8. 請教一下,流體力學中NS方程的物理意義,以及NS方程無法解釋的五種流動,各位一定要幫忙啊,高分奉上
NS的推導是由最原始的牛頓第二定律推導得出的,也就是作用於流體微團的外力合力=質量與加速度的乘積。其間沒有引入任何假設,只是引入了應力張量的定義。
關於無法解釋的5種流動。。我也不清楚,不知道lz具體指的是什麼。。
經典的流體力學是建立在連續介質假說前提下的。。如果滿足不了連續介轎讓吵質的要求。。該流動也就不能用NS進行描述
猜測lz所說的NS方程本身已經經過一系列的假設了。閉侍。比方說引入了牛頓流體的概念。。那麼非牛流體就不能用NS方程解釋了。。具體的話還是需要看到lz所說滑改的NS方程的具體形式,這樣便於辨別。。
所能提供的也就這些了。。lz有興趣的話大家可以進一步探討學習~