水波動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

對(duì)于描述流體運(yùn)動(dòng)的基本方程 N-S 方程,現(xiàn)已開發(fā)出了多種不同的數(shù)值求解方法。其中以 MAC法和 VOF 法為代表的網(wǎng)格數(shù)值方法較為成熟,并被逐漸用于實(shí)際工程的水動(dòng)力研究中;以 SPH 和 MPS為代表的粒子方法則剛剛起步,具有很大的發(fā)展空間。針對(duì) N-S 方程中的能量耗散問題,采用雷諾時(shí)均化的方程形式仍是目前解決水動(dòng)力問題的主要途徑,但需要引入相應(yīng)湍流模型,以封閉方程。本文首先對(duì) N-S 方程求解方法的發(fā)展過程進(jìn)行簡(jiǎn)要回顧,對(duì)一些重要的計(jì)算方法進(jìn)行評(píng)述,簡(jiǎn)要介紹其在水波動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用;然后對(duì)時(shí)均化的 N-S 方程的主要封閉模式進(jìn)行總結(jié)介紹;最后對(duì)數(shù)值求解 N-S 方程的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

慣性力 慣性系 :相對(duì)于地球靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體 非慣性系 :相對(duì)地面慣性系做加速運(yùn)動(dòng)的物體 平動(dòng)加速系 :相對(duì)于慣性系作變速直線運(yùn)動(dòng) ,但是本身沒有轉(zhuǎn)動(dòng)的物體 .例如 :在平直軌道上加速運(yùn)動(dòng)的火車 轉(zhuǎn)動(dòng)參考系 :相對(duì)慣性系轉(zhuǎn)動(dòng)的物體 .例如 :轉(zhuǎn)盤在水平面勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 慣性力 ：指當(dāng)物體加速時(shí)，慣性會(huì)使物體有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傾向，若是以該物體為坐標(biāo)原點(diǎn)，看起來 就彷佛有一股方向相反的力作用在該物體上，因此稱之為慣性力。因?yàn)閼T性力實(shí)際上并不存在，實(shí)際存在 的只有原本將該物體加速的力，因此慣性力又稱為假想力。當(dāng)系統(tǒng)存在一加速度 a時(shí)，則慣性力的大小遵 從公式： F=-ma 例如，當(dāng)公車煞車時(shí)，車上的人因?yàn)閼T性而向前傾，在車上的人看來彷佛有一股力量將他們向前推，即為 慣性力。然而只有作用在公車的煞車以及輪胎上的摩擦力使公車減速， 實(shí)際上并不存在將乘客往前推的力， 這只是慣性在不同坐標(biāo)系統(tǒng)