
【计】 governing equation
在汉英词典视角下,“控制方程”(Control Equation)指描述物理系统演化规律的核心数学方程组,用于约束和预测系统行为。其核心含义可拆解为:
控制方程广泛应用于工程与科学领域:
$$ rho left( frac{partial mathbf{v}}{partial t} + mathbf{v} cdot abla mathbf{v} right) = - abla p + mu abla mathbf{v} + mathbf{f} $$
$$ frac{partial T}{partial t} = alpha abla T $$
$$ begin{aligned}
abla cdot mathbf{E} &= frac{rho}{varepsilon_0}
abla times mathbf{E} &= -frac{partial mathbf{B}}{partial t} end{aligned} $$
根据《中国大百科全书·力学卷》,控制方程是“反映物理系统内在规律的微分方程组”(中国大百科全书出版社, 2002)。
美国机械工程师协会(ASME)在计算流体动力学指南中强调,控制方程需满足守恒律与边界条件(ASME V&V 20-2009)。
在航空航天领域,NASA将控制方程用于飞行器气动设计(NASA Technical Report, 2017);在环境科学中,其用于气候模型构建(IPCC AR6, 2021)。
控制方程描述普适守恒律(如质量守恒),而本构方程(Constitutive Equations)定义材料特性(如应力-应变关系),二者共同构成完整数学模型。
控制方程(Governing Equations)是描述物理系统或工程问题中核心规律的一组数学方程,通常基于守恒定律或本构关系建立。它们定义了系统中关键变量(如速度、压力、温度等)的相互作用和演化规律,是科学计算与工程仿真的基础。
物理本质的数学表达
控制方程通过微分方程(偏微分方程为主)或积分形式,将质量、动量、能量等守恒定律转化为可计算的数学模型。例如:
依赖初始与边界条件
控制方程需结合初始状态(如初始温度分布)和边界条件(如固定约束或热流边界)才能唯一确定解。
领域 | 控制方程示例 | 形式 |
---|---|---|
流体动力学 | 连续性方程、N-S方程 | 偏微分方程组 |
固体力学 | 胡克定律结合平衡方程 | 偏微分方程 |
电磁学 | 麦克斯韦方程组 | 偏微分方程 |
控制方程是连接物理现象与数学工具的桥梁,其精确性和适用性直接影响模型预测的可靠性。如需具体领域的方程展开,可进一步说明应用场景。
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