水波动力学基础

对于描述流体运动的基本方程 N-S 方程,现已开发出了多种不同的数值求解方法。其中以 MAC法和 VOF 法为代表的网格数值方法较为成熟,并被逐渐用于实际工程的水动力研究中;以 SPH 和 MPS为代表的粒子方法则刚刚起步,具有很大的发展空间。针对 N-S 方程中的能量耗散问题,采用雷诺时均化的方程形式仍是目前解决水动力问题的主要途径,但需要引入相应湍流模型,以封闭方程。本文首先对 N-S 方程求解方法的发展过程进行简要回顾,对一些重要的计算方法进行评述,简要介绍其在水波动力学中的应用;然后对时均化的 N-S 方程的主要封闭模式进行总结介绍;最后对数值求解 N-S 方程的发展趋势进行展望。

惯性力 惯性系 :相对于地球静止或作匀速直线运动的物体 非惯性系 :相对地面惯性系做加速运动的物体 平动加速系 :相对于惯性系作变速直线运动 ,但是本身没有转动的物体 .例如 :在平直轨道上加速运动的火车 转动参考系 :相对惯性系转动的物体 .例如 :转盘在水平面匀速转动 惯性力 ：指当物体加速时，惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，若是以该物体为坐标原点，看起来 就彷佛有一股方向相反的力作用在该物体上，因此称之为惯性力。因为惯性力实际上并不存在，实际存在 的只有原本将该物体加速的力，因此惯性力又称为假想力。当系统存在一加速度 a时，则惯性力的大小遵 从公式： F=-ma 例如，当公车煞车时，车上的人因为惯性而向前倾，在车上的人看来彷佛有一股力量将他们向前推，即为 惯性力。然而只有作用在公车的煞车以及轮胎上的摩擦力使公车减速， 实际上并不存在将乘客往前推的力， 这只是惯性在不同坐标系统