新闻资讯
看你所看,想你所想

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
积分
,其边界为
,考虑上式对时间的积分:
若要求上述积分的导数,会有两个问题,
的时间相依性,及因
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:
其中
为向外的单位法向量,
为区域中的一点,也是积分变数,
内的体积元素及表面元素,
为面积元素的速度,不一定要是流速。函式
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
为一流体块,则存在速度函式
及边界元素符合下式:
上式在替代后,可以得到以下的定理:

      错误的引用

      此定理常被错误的引用为只针对物质体积(material volume)的形式,若将只针对物质体积套用于物质体积以外的区域中,就会出现问题。

      特别形式

      简化

      不随时间改变,则
      ,且恆等式化简为以下的形式:
      不过若用了不正确的雷诺传输定理,无法进行上述的简化。

      在一维下的诠释及简化

      此定理是积分符号内取微分的高维延伸,有些情形下可以简化为积分符号内取微分。假设f和y}和z无关,且
      平面的单位方块,且有
      的极限,雷诺传输定理会简化为:
      上述是由积分符号内取微分来的表示式,但x及t变数已经对调。

      相关推荐

      声明:此文信息来源于网络,登载此文只为提供信息参考,并不用于任何商业目的。如有侵权,请及时联系我们:yongganaa@126.com