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第61章 时均能量方程、平均动能方程和湍动能方程

    晚上回到宿舍!

    卓越看向宿舍里,见白霖一脸丧气的坐在凳子上,姚辰和秋萧坐在各自的书桌前,一脸爱莫能助的看着他。

    整个宿舍都充满丧气的气息。

    “怎么了?”卓越一边走向自己的书桌一边随口问道。

    “哎……”白霖无奈的摇头。

    “哎……”其余两人也无奈叹息。

    卓越端起桌子上的水杯咕噜咕噜两大口下去,然后坐下后道:“你们三今天怎么了,都丧气的很。”

    “你问白霖吧!”秋萧道。

    “白霖,怎么了?”卓越看向白霖问道。

    “哎……”白霖长叹一声,丧气的道:“别说了,说多了都是心酸。”

    “咋的了?”卓越奇怪的道:“有什么事说啊,能帮的我肯定帮。”

    “卓越,这事别人真帮不了。”姚辰忍住笑的道。

    “到底怎么了?我怎么听不明白。”卓越疑惑的道。

    “他不是和他女朋友在外面待一晚吗!”秋萧道:“但这一晚上他都在找超市。”

    “找超市?”卓越疑惑的道:“找超市做什么?”

    “他没准备套,等到临开始的时候才想起来,然后出门买,但是大部分超市都关门了,等到他买到手的时候,他女朋友都睡着了。”

    卓越听的失笑,道:“可以早上起来再做啊!”

    “他昨晚跑太累了,睡到九点多才醒,此时他女朋友因为学校有事,早就离开了。”

    卓越好笑的道:“所以你这一晚上啥都没做,就是出门跑步了。”

    “嗯!”白霖很是羞耻的点头,憋屈的道:“我这也是第一次,光顾着兴奋,都没想到准备那东西。”

    “哎……”

    说完他又是长叹一声。

    卓越摇了摇头,一脸同情的看着他道:“没事,下次还有机会,这次的体力积累起来,下次一起用上。”

    “哎……”白霖还是长叹一声,话是这么说,但他还是很不甘心。

    一旁的姚辰看的羡慕,人家还能为那事没成功唉声叹气,他是有力无处使,想叹气都没地方叹气。

    第二天,卓越又进入推导湍流方程的忙碌中。

    图书馆中,他一手持笔,一脸沉思。

    “要想求出湍流方程,就要求出连续性方程和动量方程,而这两个方程所构成的方程组中,有4个偏微分方程和10个自变量,因为无法直接从中得到确定解,所以需要找到足够的方程,使方程组封闭。”

    “所以,还要求出能量方程和涡能方程。”

    “而能量方程包含时均能量方程、平均动能方程和湍动能方程。”

    “其中连续性方程和动量方程,我以前已经求出来过,所以现在要求出能量方程和涡能方程。”

    “求出它们后,就获得湍流方程。”

    “而时均动量方程可以与平均动能方程相结合求出。”

    “时均能量方程和平均动能方程还是应用到N-S方程。”

    “只要将原始的N-S方程中各物理量都表示成其平均值与脉动值之和,对方程时均化即可导得时均N-S方程组。”

    “可以这样写!”

    说完他在电脑中输入。

    【?ρ/?t+?.(ρV)=0

    ……

    ρDh/Dt=Dp/Dt-?.(Q+Q?)+II.V+v.?p''+II?''.?va】(?是下标t)

    “?.II?是方程(2)左端项在时均化时生出的湍流附加项,II和II?的分量形式分别为。”

    【II=μ(?V?/?X?+?V?/?X?)-2/3μ?V?/?X?】

    “……”

    【……】

    “其中k=1/2v?v?时湍流脉动的动能,p是湍流能的产生项,即湍流从平均流动抽取能量转变成湍流脉动动能,ε是湍动能的耗散项,即由于分子粘性的作用,湍流能进一步耗散转变成气体内能的那部分。”

    “D是k的扩散项,由(7)式和(8)式缩并可得。”

    【p=-v?v??v?/?x?=1/ρII?.?V

    ……

    F(?v?/?x?+?t?/?x?)】

    “显然,Φ和ε的生成机理相同。”

    【?.Q=?/?x?(-λ?T/?x?)

    Φ=II.?V=II?v?/?x?】

    “时均能量方程(3)中有三项湍流附加项,其中-?Q?项是由ρDh/Dt项时均化时生出的附加项。”

    【-?.Q?=-?/?x?(-C.ρv?T?)】

    “这也叫做湍流表观热流,实则是内能或焓的湍流输运,所以也有与方程(6)相似的输运方程将其与平均流动参量相联系,因而这一项也是易于模化求解的。”

    “求出时均能量方程后,接下来是简化它。”

    “平均动能净损失为。”

    【N?A?=1/2m{[V??A?+v??A?]2+[v??A?+v??A?]2

    N?B?=1/2m{[V??B?+v??A?]2+[v??A?]2+[v?A?]2}-1/2m[Vv??B?]2】

    “假定小微团跃迁的距离是?x?,可以看出。”

    【?x?=|v??A?|?t=-v??A??t】

    “由于N?A?≠N?B?,其中必有一部分平均动能耗散掉了,并且?N=N?A?-N?B?=mv??A?[V??A?-V??B?]=-mv??A??V?/?x?v??A??t。”

    “……”

    【……】

    “所以,简化后的时均能量方程是。”

    【ρDH/Dt=?p/?t-?.(Q+C?)+?.(II.V)+?.(II?.V)】

    “最后是湍流耗散模型。”

    “由时均能量方程式及平均动能输运方程式,可以建立一湍流能量耗散模型。”

    “……”

    “湍流影响和粘性影响可以叠加,按热力学第二定律,平均流动的熵增表达式是。”

    【TDs/Dt=-1/ρ?.(Q+Q?)+1/ρΦ+1/ρΦ?】

    “……”

    【……】

    “这就导得时均能量方程和平均动能方程相结合的Crocoo形式为。”

    【-Vx(?xV)=-?H+T?S+1/ρ?.||+1/ρ?||?】

    卓越长吐出一口气,心道:“时均能量方程和平均动能方程,下面是湍动能方程。”

    湍动能方程一般是计算水流的,所以就要有水温度方程,还要将时均能量方程和平均动量方程相结合加入进去。

    经过一系列计算后,卓越推导出水温度方程为。

    【?T/?t=-(u+u*)?T/?x-(v+v*)?T/?y-(w+w*)?T/?z+K??T+?/?z(K??T/?Z)+R(K?,T)+1/ρC??I  ?/?z+CT】

    水温度方程要计算出中尺度涡、水平混合、垂直混合、短波辐射穿透和深对流。

    “动量方程要先计算出水平粘性和垂直粘性。”

    “最终求出动量方程是。”

    【?u/?t=-u?u/?x-v?u/?y-w?u/?z+?v-1/ρ??p/?x+B??2u-?/?z(K??u/?z)】

    “最后求出涡能方程。”

    其实到这里,湍流方程基本就求出来了,至于涡能方程,只不过将前面的所有方程结合起来。

    也就是将前面所有方程整理出来,不再添加新的东西,形成湍流方程。

    “好久没发论文了,这里至少能写出五篇SCI的论文。”

    论文不是只发表论文,论文发表的越多,质量越高,代表你个人的学术水平就越强,同时在学术界的地位也就越高。

    论文对于科学家来说,就相当于武力的展示和证明。

    卓越想展示自己的学术水平,所以他就想发表一些论文。

    “不能全部都发表了,发表一部分,不然有人会根据我的论文推导出湍流方程,到时候我都没地方后悔。”