Специальный курс "Математические модели в гидродинамике". Глушко А.В - 23 стр.

UptoLike

Составители: 

23
Уравнения движения идеальной жидкости
В случае идеальной жидкости, очевидно, выражение
123
ppp
xyz
∂∂
++
∂∂
rrr
,
фигурирующее в уравнениях (19), возможно преобразовать следующим
образом
112131
123
122232
132333
,
p
x
ppp
pppp
xyzxyzy
ppp
p
z




∂∂


++=++==−∇


∂∂






rrr
поэтому уравнения (19) принимают следующий вид
dv
Fp
dt
ρρ
=−∇
r
r
. (22)
Или с учетом того, что
1213
dvvvvvv
vvvv
dttxxyz
∂∂
=++++
∂∂
rrrrrr
,
1111
123
2222
123
3333
123
1
;
1
;
1
.
x
y
z
vvvv
p
vvvF
txyzx
vvvv
p
vvvF
txyzy
vvvv
p
vvvF
txyzz
ρ
ρ
ρ
∂∂
+++=−
∂∂∂∂
∂∂
+++=−
∂∂
∂∂
+++=−
∂∂
r
r
r
(23)
Уравнения (23) называются уравнениями Эйлера .
Уравнения движения идеальной жидкости в форме Громеки-Лемба.
Ниже будем обозначать
123
(;,)
xxyxzx
===
. Из тождества
213
3
222
123
1,
1
()
2
kkkkk
j
kk
j
jjk
kkj
dvvvvv
vvv
dttxyz
v
vv
vvvv
txxx
=≠
∂∂
=+++=
∂∂

∂∂
=+++−=


∂∂

3
2
1,
1
||.
2
j
kk
j
jjk
kkj
v
vv
vv
txxx
=≠

∂∂
=+−−


∂∂

r
и формул
33
2121
121
233112
111
();();()
222
vv
vvvv
xxxxxx
ωωω
∂∂
∂∂
===−
∂∂
имеем
                                         23


      Уравнения движения идеальной жидкости
                                                       r    r    r
                                                      ∂p1 ∂p 2 ∂p3
     В случае идеальной жидкости, очевидно, выражение    +    +    ,
                                                      ∂x   ∂y   ∂z
фигурирующее в уравнениях (19), возможно преобразовать следующим
образом
                                                               � ∂p�
                                                                � ∂x�
         r1    r2    r3   � p11�  � � p 21 � �        p 31       � �
        ∂p ∂p      ∂p    ∂� �      �∂ �        � �∂                    ∂p
            +     +     = � p12� +� � p 22 � + �      p 32   =−�� �� =−∇ p,
        ∂x    ∂y    ∂z ∂x � 13�    � ∂y � p 23 � ∂� z p 33             ∂y
                           � p�     � �         � �               � �
                                                                   � ∂p�
                                                                    � �
                                                                     � ∂z�
поэтому уравнения (19) принимают следующий вид
                               r     r
                              dv
                             ρ =ρF −∇ p .                                      (22)
                              dt
                        r   r    r       r      r       r
                       dv ∂v    ∂v      ∂v     ∂v      ∂v
Или с учетом того, что    = +v1    +v 2    +v1    +v 3    ,
                       dt  ∂t   ∂x      ∂x     ∂y      ∂z
                                       r
                      ∂v1     ∂v1     ∂v1    ∂v       1 ∂p
                          +v1     +v2     +v3 1 =Fx −      ;
                       ∂t      ∂x     ∂y     ∂z       ρ ∂x
                                       r
                      ∂v2     ∂v2     ∂v2    ∂v       1 ∂p
                          +v1     +v2     +v3 2 =Fy −       ;                  (23)
                       ∂t     ∂x      ∂y      ∂z      ρ ∂y
                                       r
                      ∂v3     ∂v3     ∂v3    ∂v       1 ∂p
                          +v1     +v2     +v3 3 =Fz −       .
                       ∂t      ∂x     ∂y      ∂z      ρ ∂z
      Уравнения (23) называются уравнениями Эйлера.

    Уравнения движения идеальной жидкости в форме Громеки-Лемба.
    Ниже будем обозначать ( x =x1 ; y =x2 , z =x3 ) . Из тождества
                       dvk ∂vk     ∂v    ∂v    ∂v
                           =    +v2 k +v1 k +v3 k =
                        dt   ∂t    ∂x    ∂y    ∂z
               ∂vk 1 ∂ 2                         3         � ∂v j ∂vk�
             =    +      (v1 +v2 +v3 ) − ∑ v j �
                               2      2
                                                                  −       =
                ∂t 2 ∂xk                                    � ∂x ∂x��
                                            j =1, j ≠k       �  k     � j


                    ∂v    1 ∂ r 2            3         � ∂v j ∂vk�
                   = k +        | v | − ∑ vj �                  −
                                                        � ∂xk ∂x�� j
                                                                        .
                     ∂t 2 ∂xk           j =1, j ≠k       �          �
             1 ∂v   ∂v          1 ∂v ∂v                         1 ∂v      ∂v
и формул ω1 = ( 3 − 2 ); ω2 = ( 1 − 3 ); ω1 = ( 2 − 1 ) имеем
             2 ∂x2 ∂x3          2 ∂x3 ∂x1                       2 ∂x1 ∂x2