第66章 時均能量方程、平均動能方程和湍動能方程

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    晚上回到宿舍!

    卓越看向宿舍裏,見白霖一臉喪氣的坐在凳子上,姚辰和秋蕭坐在各自的書桌前,一臉愛莫能助的看著他。

    整個宿舍都充滿喪氣的氣息。

    “怎麽了?”卓越一邊走向自己的書桌一邊隨口問道。

    “哎……”白霖無奈的搖頭。

    “哎……”其餘兩人也無奈歎息。

    卓越端起桌子上的水杯咕嚕咕嚕兩大口下去,然後坐下後道“你們三今天怎麽了,都喪氣的很。”

    “你問白霖吧!”秋蕭道。

    “白霖,怎麽了?”卓越看向白霖問道。

    “哎……”白霖長歎一聲,喪氣的道“別說了,說多了都是心酸。”

    “咋的了?”卓越奇怪的道“有什麽事說啊,能幫的我肯定幫。”

    “卓越,這事別人真幫不了。”姚辰忍住笑的道。

    “到底怎麽了?我怎麽聽不明白。”卓越疑惑的道。

    “他不是和他女朋友在外麵待一晚嗎!”秋蕭道“但這一晚上他都在找超市。”

    “找超市?”卓越疑惑的道“找超市做什麽?”

    “他沒準備套,等到臨開始的時候才想起來,然後出門買,但是大部分超市都關門了,等到他買到手的時候,他女朋友都睡著了。”

    卓越聽的失笑,道“可以早上起來再做啊!”

    “他昨晚跑太累了,睡到九點多才醒,此時他女朋友因為學校有事,早就離開了。”

    卓越好笑的道“所以你這一晚上啥都沒做,就是出門跑步了。”

    “嗯!”白霖很是羞恥的點頭,憋屈的道“我這也是第一次,光顧著興奮,都沒想到準備那東西。”

    “哎……”

    說完他又是長歎一聲。

    卓越搖了搖頭,一臉同情的看著他道“沒事,下次還有機會,這次的體力積累起來,下次一起用上。”

    “哎……”白霖還是長歎一聲,話是這麽說,但他還是很不甘心。

    一旁的姚辰看的羨慕,人家還能為那事沒成功唉聲歎氣,他是有力無處使,想歎氣都沒地方歎氣。

    第二天,卓越又進入推導湍流方程的忙碌中。

    圖書館中,他一手持筆,一臉沉思。

    “要想求出湍流方程,就要求出連續性方程和動量方程,而這兩個方程所構成的方程組中,有4個偏微分方程和10個自變量,因為無法直接從中得到確定解,所以需要找到足夠的方程,使方程組封閉。”

    “所以,還要求出能量方程和渦能方程。”

    “而能量方程包含時均能量方程、平均動能方程和湍動能方程。”

    “其中連續性方程和動量方程,我以前已經求出來過,所以現在要求出能量方程和渦能方程。”

    “求出它們後,就獲得湍流方程。”

    “而時均動量方程可以與平均動能方程相結合求出。”

    “時均能量方程和平均動能方程還是應用到n-s方程。”

    “隻要將原始的n-s方程中各物理量都表示成其平均值與脈動值之和,對方程時均化即可導得時均n-s方程組。”

    “可以這樣寫!”

    說完他在電腦中輸入。

    【?p/?t+?(pv)=0

    ……

    pdh/dt=dp/dt-?(+?)+iiv+v?p''''+ii?''''?va】(?是下標t)

    “?ii?是方程(2)左端項在時均化時生出的湍流附加項,ii和ii?的分量形式分別為。”

    【ii=μ(?v?/?x?+?v?/?x?)-2/3μ?v?/?x?】

    “……”

    【……】

    “其中k=1/2v?v?時湍流脈動的動能,p是湍流能的產生項,即湍流從平均流動抽取能量轉變成湍流脈動動能,e是湍動能的耗散項,即由於分子粘性的作用,湍流能進一步耗散轉變成氣體內能的那部分。”

    “d是k的擴散項,由(7)式和(8)式縮並可得。”

    【p=-v?v??v?/?x?=1/pii??v

    ……

    f(?v?/?x?+?t?/?x?)】

    “顯然,Φ和e的生成機理相同。”

    【?=?/?x?(-λ?t/?x?)

    Φ=ii?v=ii?v?/?x?】

    “時均能量方程(3)中有三項湍流附加項,其中-??項是由pdh/dt項時均化時生出的附加項。”

    【-??=-?/?x?(-cpv?t?)】

    “這也叫做湍流表觀熱流,實則是內能或焓的湍流輸運,所以也有與方程(6)相似的輸運方程將其與平均流動參量相聯係,因而這一項也是易於模化求解的。”

    “求出時均能量方程後,接下來是簡化它。”

    “平均動能淨損失為。”

    【n?a?=1/2{[v??a?+v??a?]2+[v??a?+v??a?]2

    n?b?=1/2{[v??b?+v??a?]2+[v??a?]2+[v?a?]2}-1/2[vv??b?]2】

    “假定小微團躍遷的距離是?x?,可以看出。”

    【?x?=|v??a?|?t=-v??a??t】

    “由於n?a?≠n?b?,其中必有一部分平均動能耗散掉了,並且?n=n?a?-n?b?=v??a?[v??a?-v??b?]=-v??a??v?/?x?v??a??t。”

    “……”

    【……】

    “所以,簡化後的時均能量方程是。”

    【pdh/dt=?p/?t-?(+c?)+?(iiv)+?(ii?v)】

    “最後是湍流耗散模型。”

    “由時均能量方程式及平均動能輸運方程式,可以建立一湍流能量耗散模型。”

    “……”

    “湍流影響和粘性影響可以疊加,按熱力學第二定律,平均流動的熵增表達式是。”

    【tds/dt=-1/p?(+?)+1/pΦ+1/pΦ?】

    “……”

    【……】

    “這就導得時均能量方程和平均動能方程相結合的croo形式為。”

    【-vx(?xv)=-?h+t?s+1/p?||+1/p?||?】

    卓越長吐出一口氣,心道“時均能量方程和平均動能方程,下麵是湍動能方程。”

    湍動能方程一般是計算水流的,所以就要有水溫度方程,還要將時均能量方程和平均動量方程相結合加入進去。

    經過一係列計算後,卓越推導出水溫度方程為。

    【?t/?t=-(u+u)?t/?x-(v+v)?t/?y-(w+w)?t/?z+k??t+?/?z(k??t/?z)+r(k?,t)+1/pc??i  ?/?z+ct】

    水溫度方程要計算出中尺度渦、水平混合、垂直混合、短波輻射穿透和深對流。

    “動量方程要先計算出水平粘性和垂直粘性。”

    “最終求出動量方程是。”

    【?u/?t=-u?u/?x-v?u/?y-w?u/?z+?v-1/p??p/?x+b??2u-?/?z(k??u/?z)】

    “最後求出渦能方程。”

    其實到這裏,湍流方程基本就求出來了,至於渦能方程,隻不過將前麵的所有方程結合起來。

    也就是將前麵所有方程整理出來,不再添加新的東西,形成湍流方程。

    “好久沒文了,這裏至少能寫出五篇sci的論文。”

    論文不是隻發表論文,論文發表的越多,質量越高,代表你個人的學術水平就越強,同時在學術界的地位也就越高。

    論文對於科學家來說,就相當於武力的展示和證明。

    卓越想展示自己的學術水平,所以他就想發表一些論文。

    “不能全部都發表了,發表一部分,不然有人會根據我的論文推導出湍流方程,到時候我都沒地方後悔。”

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