雷诺方程推导及FDM求解 |
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Fluid Film Lubrication. Andras Z. Szeri
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雷诺方程Reynolds equation
粘性流体的运动方程首先由纳维在1827年提出,只考虑了不可压缩流体的流动。泊松在1831年提出可压缩流体的运动方程。圣维南与斯托克斯在1845年独立提出粘性系数为一常数的形式。 雷诺方程由雷诺1886年提出,在润滑理论种描述粘性液膜(气膜)的压力分布,不要将雷诺方程与雷诺数以及雷诺平均NS方程搞混。(雷诺平均NS方程即RANS,是流体力学中一种用来描述湍流的时均NS方程,其思想是将湍流运动看作时间平均与瞬时脉动两种流动的叠加;雷诺数是1908以雷诺命名的,是液体从层流到湍流的转变的指标,是惯性力与粘性力的比值。)。 雷诺方程由连续性方程与NS方程导出。 定常:不随时间变化 NS方程的简化形式: 雷诺数趋于无穷,无粘性,简化为Euler流 雷诺数趋于0,无惯性,简化为Stokes流 仅在体积力中考虑密度的变化,简化为Boussinesq流 边界层近似用于固体边界附近和高雷诺数 高阶无穷小:变量的高阶无穷小与常量的高阶无穷小,如一个常量是 O ( 1 0 − 3 ) O(10^{-3}) O(10−3),那么这个数比 1 0 − 3 10^{-3} 10−3的量级还小。 journal bearing:径向滑动轴承 slope:斜率 induced pressure no-slip boundary conditions:流体的壁面速度为0,一般大尺度的流场分析中,壁面都属于无滑移边界。 Scale analysis (or order-of-magnitude analysis):尺度分析(量级分析) 推导润滑膜 ϵ = ( L y / L x z ) \epsilon = (Ly/Lxz) ϵ=(Ly/Lxz),量级比 1 0 − 3 10^{-3} 10−3还小。 雷诺学习 Beauchamp Tower关于铁路轴承的报告,想到了:“the film of oil might be sufficiently thick for the unknown boundary actions to disappear, in which case the results would be deducible from the equations of hydrodynamics.” 雷诺推导方程时的假设: 满足连续性方程 满足NS方程 不可压缩(密度为常数) 粘性为常数 润滑流无涡 润滑流惯性忽略(相对于粘性力与压力,油膜的体积力太小而忽略) ϵ R e < 1 \epsilon R_e |
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