边界上的牵引力 - 如何从速度场计算

计算科学 流体动力学
2021-12-25 22:06:59

你能帮助我吗?我有一个二维流体模拟,我通过网格上的有限差分计算速度场和压力。所以这是我的程序输出。现在我必须展示边界上牵引力的垂直分量的样子。但我不确定牵引力这个词是什么意思,我必须计算什么。我可以将速度场的应力计算为

σxy=η(dvxdy+dvydx)

σxx=2ηdvxdx

σyy=2ηdvydy

所以这我会知道如何从我的结果中计算 - 通过有限差分。垂直牵引力在数学上意味着什么,我必须计算什么?
我所知道的是,垂直(y 轴)的牵引力可能是:

ty=σxyex+σyyey
我对吗?非常感谢

Thsi 是关于牵引力的:
“请注意我们隐含建立的约定:单位面积的力的感觉t穿过斜面是单位法线穿透的流体n作用于表面另一侧的流体。单位面积的这种力称为跨表面的牵引力。进一步注意 tx表示跨 y - z 平面的牵引力,而不是牵引力的 x 分量。组件的表示需要第二个下标:Txy是牵引力的 y 分量tx穿过四面体的 y - z 面,而Txy是 x - z 面上的牵引力 ty 的 x 分量。因此,第一个下标表示力的矢量分量,第二个下标表示力作用的面。“但是如何计算呢?

1个回答

首先,流体动力学中的应力还必须包括压力。事实上,它是

σ=2ηε(v)+pI
在哪里ε(v)是速度的对称梯度v. 那么,牵引力是边界处应力的法向分量:
t=σn
如果你愿意,你可以进一步将牵引力分解为法向力f=nt=nσn=2ηnε(v)n+p和切向摩擦力tfn很容易证明它不再依赖于压力。