alebo nájdi dovolenku:

Robota.sk Za lepším zamestnaním.



Hľadať zamestnanie pre fulltextom

Cauchyho rovnica dynamickej rovnováhy

Cauchyho rovnica dynamickej rovnováhy je parciálna diferenciálna rovnica ktorá vychádza zo zachovania hybnosti v kontinuu. Platí pre transport hybnosti v ľubovoľnom kontinuu, kde sa neuplatňujú relativistické javy.


ho left(frac{partial mathbf{v}}{partial t} + mathbf{v} cdot 
abla mathbf{v}
ight) = 
abla cdot vec vec {sigma} + mathbf{f}

kde ρ je hustota kontinua, vec vec {sigma} je tenzor napätia, a mathbf{f} je vektor objemových síl, obvykle predstavovaných gravitáciou. mathbf{v} je vektorové pole rýchlostí kontinua a má za premenné čas a súradnice systému.

Po rozložení tenzora napätia na izotropnú a neizotropnú časť, dostaneme:


abla cdot vec vec {sigma} = -
abla p + 
abla cdot vec vec {	au}

kde scriptstyle vec vec {	au} je tenzor viskózneho (tangenciálneho) napätia a scriptstyle {p} je tlak (normálové napätie).

Všetky rovnice popisujúce nerelativistické kontinuum vychádzajú z Cauchyho rovnice dynamickej rovnováhy. Cauchyho rovnica dynamickej rovnováhy je jednou zo základných rovníc popisujúcich transportné fenomény. Pri praktickom použití narážame na prekážky - analytické vyjadrenie tenzora napätia je zolžité, alebo neznáme, preto sa rovnica priamo nepoužíva. Po dosadení patričného vzťahu pre viskozitu dostaneme Navier-Stokesovu rovnicu.

Pokiaľ je kontinuum ideálne (napätie je predstavované len tlakom),
v stacionárnom stave (frac{partial mathbf{v}}{partial t}=0)
a mimo gravitačného pôsobenia (mathbf{f}=0) dostaneme rovnicu:


ho mathbf{v} cdot 
abla mathbf{v} = -
abla p

Táto rovnica je Bernoulliho rovnica v diferenciálnom tvare a po integrácii dostaneme konvenčný tvar:

 p_1 + frac{1}{2} 
ho v_1^2 = p_2 + frac{1}{2} 
ho v_2^2

Vidíme tak, že Bernoulliho rovnica je dôsledkom zachovávania hybnosti v sústave, ak vyhovuje niektorým zjednodušeniam.

[upraviť] Odvodenie Cauchyho rovnice

Napíšeme si Zákon sily pre element objemu V, ak Σ je plocha, ktorá ho obopína:

dm a_i = dF_i,

ho int_V frac{d v_i}{d t} , dV = oint_{Sigma} {sigma_{ij}} , dS + int_V f_i , dV

Po aplikácii Gaussovej-Ostrogradského vety a sčítaní všetkých zložiek dostaneme


ho frac{ d mathbf{v}}{d t} = 
abla cdot vec vec {sigma} + mathbf{f}

Keďže vektorové pole rýchlosti mathbf{v}(mathbf{r},t) je závislé od polohy aj od času, derivuje sa zložená funkcia:

frac{ d mathbf{v}(mathbf{r},t)}{d t} = frac{partial mathbf{v}(mathbf{r},t)}{partial t} + frac{partial mathbf{v}(mathbf{r},t)}{partial mathbf{r}} frac{partial mathbf{r}}{partial t} = frac{partial mathbf{v}(mathbf{r},t)}{partial t} + 
abla mathbf{v}(mathbf{r},t) cdot mathbf{v}(mathbf{r},t)

Po dosadení do odvodenej rovnice zachovania:


ho left(frac{partial mathbf{v}}{partial t} + mathbf{v} cdot 
abla mathbf{v}
ight) = 
abla cdot vec vec {sigma} + mathbf{f}

Q.E.D.

[upraviť] Literatúra

čítajte viac o Cauchyho rovnica dynamickej rovnováhy

Encyklopédia: ROBOTA.SK > Technické vedy > Mechanika tekutín >

Aerodynamika
Aeromechanika
Hydraulika
Hydrodynamika

Hydromechanika
Prúdové stroje

Priekopníci mechaniky tekutín


Príbuzné výrazy:


Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.