【力学仿真】流体动力学笔记-概念与描述方法

概述
自然界与工程中的流体大多处于流动状态,流体动力学是针对流体运动规律来进行描述的一个细分学科,写该系列文章的目的是将自己学习过程中的内容进行总结,如有不当之处,请多包含指正。
如何描述流体运动
所谓描述,就是用一些方法找到流体运动过程中的规律,从而能够相对准确的得到流体在不同空间位置、不同时间上的速度、温度、位移、动能等参数。但是流体这东西就像水无常形,抓不住摸不着,如何对它进行研究呢。
拉格朗日法与欧拉法
一种方法,就是把流体中的每个质点当成一个对象,紧盯着每个质点的运动过程,然后记录下来,再把足够多的质点运动情况整合起来得到全部流体的运动规律了,这种方法称为拉格朗日法。
另一种方法为欧拉法,关注运动流体在流场空间内的参数变化,也就是盯着一块有流体流通的区域进行研究,而不再管每个质点的运动状态如何。
虽然方法不同,但是二者没有本质的区别,对于同一种情况这两种方法的结果应该是相同的。不过由于拉格朗日法关注的各个质点的运动情况,全部进行观察和表述比较复杂,除一些特殊情况外,一般采用欧拉法来分析。

两组基本概念
迹线和流线
迹线是某一个流体质点在一段时间内流过的轨迹线
流线是一堆质点在流场内形成的流速方向曲线,整体上表现出流体的运动趋势,所以同一时刻不同的流线不能相交(一束水不能同时又向左流又向右流)
定常流和非定常流
流体的运动情况不随时间变化,只和空间坐标有关,就是定常流。
与时间相关的就是非定常流。