
【化】 dissipative function
dissipation
【化】 dissipation
function
【计】 F; FUNC; function
耗散函数(Dissipation Function)是连续介质力学与热力学中的核心概念,用于量化系统不可逆过程中能量的耗散速率。根据经典定义,耗散函数$Phi$可表示为应力张量与变形率张量的二次型:
$$ Phi = frac{1}{2} sum{i,j} sigma{ij} dot{epsilon}_{ij} $$
其中$sigma{ij}$为黏性应力分量,$dot{epsilon}{ij}$为应变率分量。该函数满足瑞利耗散原理,在非平衡态热力学中作为熵产率的直接度量。
在物理本质上,耗散函数具有双重内涵:
Landau和Lifshitz在《连续介质力学》中特别强调,各向同性流体的耗散函数应满足伽利略不变性,其标准形式为: $$ Phi = eta left( frac{partial v_i}{partial x_j} + frac{partial v_j}{partial xi} - frac{2}{3}delta{ij} ablacdotmathbf{v} right) + zeta ( ablacdotmathbf{v}) $$ 其中$eta$为剪切黏度,$zeta$为体积黏度。该表达式被广泛应用于纳维-斯托克斯方程的推导。
工程应用层面,耗散函数在以下领域发挥关键作用:
需要注意的是,Truesdell在《连续介质热力学》中特别指出,耗散函数的正定性是保证热力学第二定律成立的充分必要条件。这一性质在构建本构方程时具有基础性约束作用。
(注:根据用户要求,本文引用的理论框架源自Landau & Lifshitz《连续介质力学》、Truesdell《连续介质热力学》等经典著作。因未提供有效网页链接,此处采用学术文献标准引用格式。)
耗散函数是分析力学中用于描述系统因耗散力(如粘滞阻力)导致能量损失的物理量,尤其在含非保守力的动力学系统中具有重要作用。以下是其核心要点:
耗散函数(通常记作Ψ)定义为系统内所有耗散力对应速度分量的二次函数: $$ Ψ = frac{1}{2} sum_{i=1}^n C_i v_i $$ 其中,( C_i )为阻力系数,( v_i )为质点的速度。
含耗散函数的拉格朗日方程形式为: $$ frac{d}{dt} left( frac{partial L}{partial dot{q}_k} right) - frac{partial L}{partial q_k} = Q_k $$ 其中 ( L = T - V )为拉格朗日量(动能与势能之差)。该方程广泛应用于机械振动、工程系统建模等领域。
耗散函数与热力学中的“耗散结构”不同,后者指远离平衡态的开放系统通过能量交换形成的稳定有序结构(如贝纳特流)。
如需进一步了解数学推导或具体工程应用,、和中的详细分析。
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