计算流固耦合动力学及其应用(水科学博士文库)
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2.9 本章小结

到目前为止,将非定常三维不可压缩牛顿流体的守恒性控制方程归纳如下:

在计算流体力学中,常把上述方程组成为Navier-Stokes方程组。方程中的压力和内能式密度和温度的函数,即

p=pρT)和i=iρT

如果是理想气体

p=ρRTi=CvT

动量源项SM和耗散项Φ分别由式(2.27)和式(2.45)定义。

到此时,两个状态方程加上5个偏微分方程共计7个方程,正好共7个未知数(ρpTiuvw),独立方程数的个数与未知数的个数相等,从数学上说,方程组是封闭的。在补充适当的边界与初始条件下,方程是可解的。

当然为求解一个流场,通常不需要同时求解上述7个方程,同时,根据流动的假设条件,上述控制方程还可以进一步简化,如对无黏性流动,黏性应力项将等于零,方程将大大简化。对于不可压缩流动,由于密度可近似看作常数,连续方程和动量方程包含4个未知量(puvw),方程组仍然是封闭的,求出puvw后,可根据能量方程求得温度。由于忽略了流体的可压缩性,流体的动力学问题和热力学问题可以分开求解,大大简化了求解过程。