雷诺传输定理【雷诺传输定理】雷诺传输定理(Reynolds transport theorem) , 又称为传输方程式(Transport equation) , 用于描述流体(fluid)性质的变化 。
基本介绍中文名:雷诺传输定理
外文名:Reynolds transport theorem
又名:传输方程式
意义:描述流体(fluid)性质的变化
简介雷诺传输定理也称为莱布尼兹-雷诺传输定理或雷诺定理 , 是以积分符号内取微分闻名的莱布尼兹积分律的三维推广 。雷诺传输定理得名自奥斯鲍恩·雷诺 , 用来调整积分量的微分 , 用来推导连续介质力学的基础方程 。考虑在时变的区域
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积分
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, 其边界为
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, 考虑上式对时间的积分:
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若要求上述积分的导数 , 会有两个问题 ,
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的时间相依性 , 及因
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动态的边界而增加或减少的空间 , 雷诺传输定理提供了必要的框架 。特点传输方程式可用来定量地描述流场中流体性质的变化情形 , 譬如在一个控制容积(Control volume)之中含有某种流体 。在经过一段时间 之后 , 若控制容积中流体的总体性质B有所改变 , 则其变化必定是下列两种原因所造成的: (1)总体性质B可能会因为本身的特性或外在因素的影响而产生随时间的变化 , 譬如流体中含有某种化学物质 , 该物质会因化学反应造成其质量B的变化 , dB/dt即为该物质质量的变化率 。又譬如B为流体的动量 , 在受到外力的状况下 , 流体的动量会有所改变 。(2)因为流体流动所造成的变化:当流体流经控制容积时 , 会带入或带出一部份的物质 。当流出控制容积的总体性质大于流入量 , 则净流出量为正 , 会造成控制容积之中该总体性质的减少;反之 , 流入量大于流出量便会造成该总体性质的增加 。通用型式要推导的雷诺传输定理是:
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其中
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为向外的单位法向量 ,
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为区域中的一点 , 也是积分变数 ,
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及
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是
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内的体积元素及表面元素 ,
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为面积元素的速度 , 不一定要是流速 。函式
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可以是张量、向量或标量函式 。注意等式左边的积分只是时间的函式 , 因此可以用全微分 。针对流体块的形式在连续介质力学中 , 此定理常用在没有物质进来或离开的流体块或固体中 。若
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