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《學霸系科學家系統》第六十六章 時均能量方程、平均動能方程和湍動能方程
  晚上回到宿舍!

  卓越看向宿舍裡,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……”其余兩人也無奈歎息。

  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。”

  “怎的了?”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面待一晚嗎!”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。”

  “只要將原始的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。

  【?ρ/?t+?.(ρV)=0

  ……】

  “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,

ε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/ρII?.?V

  ……

  F(?v?/?x?+?t?/?x?)】

  “顯然,Φ和ε的生成機理相同。”

  【?.Q=?/?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-?Q?項是由ρDh/Dt項時均化時生出的附加項。”

  【-?.Q?=-?/?x?(-C.ρv?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系,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?=1/2m{[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?=mv??A?[V??A?-V??B?]=-mv??A??V?/?x?v??A??t。”

  “……”

  【……】

  “所以,簡化後的時均能量方程是。”

  【ρDH/Dt=?p/?t-?.(Q+C?)+?.(II.V)+?.(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/ρ?.(Q+Q?)+1/ρΦ+1/ρΦ?】

  “……”

  【……】

  “這就導得時均能量方程和平均動能方程相結合的形式為。”

  【-Vx(?xV)=-?H+T?S+1/ρ?.+1/ρ??】

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

  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。

  經過一系列計算後,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/ρC??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/ρ??p/?x+B??2u-?/?z(K??u/?z)】

  “最後求出渦能方程。”

  其實到這裡,湍流方程基本就求出來了,至於渦能方程,只不過將前面的所有方程結合起來。

  也就是將前面所有方程整理出來,不再添加新的東西,形成湍流方程。

  “好久沒發論文了,這裡至少能寫出五篇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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