
【化】 momentum equation
momentum
【化】 momentum
【医】 momentum
equation
动量方程(Momentum Equation)的汉英词典视角解析
动量方程(Momentum Equation)是流体力学和物理学中的核心方程之一,描述了流体或物体在受力作用下的运动状态变化规律。其本质是牛顿第二定律(力 = 质量 × 加速度)在连续介质中的推广形式,用于分析动量守恒与传递过程。
动量方程定量刻画了流体微元所受外力(如压力、重力、黏性力)与其动量变化率的关系。在流体动力学中,它通常与连续性方程、能量方程联立,构成描述流体运动的基本方程组(Navier-Stokes方程)。其核心可概括为:
动量变化率 = 作用力之和
即单位时间内流体动量的增加等于作用在其上的合力 。
以不可压缩牛顿流体为例,动量方程的矢量形式为:
$$rho left( frac{partial mathbf{v}}{partial t} + mathbf{v} cdot abla mathbf{v} right) = - abla p + mu abla mathbf{v} + rho mathbf{g}$$
其中:
左侧为惯性项(含局部加速度和对流加速度),右侧依次为压力梯度项、黏性力项和重力项 。
动量方程广泛应用于航空航天、船舶工程、能源系统等领域,例如:
在固体力学中,动量方程可简化为动量定理($mathbf{F} = frac{d(mmathbf{v})}{dt}$),用于分析碰撞、冲击等问题。对于非牛顿流体(如血液、聚合物熔体),方程需引入本构关系修正黏性项 。
参考来源:
动量方程是物理学和工程学中描述物体或流体动量变化规律的核心方程,其本质源于牛顿第二定律的扩展。以下从不同角度详细解释:
动量方程的核心表述为:系统动量的时间变化率等于作用在该系统上的合外力。数学表达式为: $$ sum mathbf{F} = frac{d(mmathbf{v})}{dt} $$ 当质量恒定(如刚体)时简化为经典形式: $$ sum mathbf{F} = mfrac{dmathbf{v}}{dt} = mmathbf{a} $$
在流体动力学中,动量方程发展为纳维-斯托克斯方程,其微分形式为: $$ rholeft(frac{partial mathbf{v}}{partial t} + mathbf{v} cdot abla mathbf{v}right) = - abla p + mu ablamathbf{v} + rhomathbf{g} $$ 式中:
动量方程常与以下方程联立求解:
该方程组的求解支撑着计算流体力学(CFD)的发展,现代工程中90%以上的流动问题都依赖于这些控制方程的数值解。理解动量方程不仅需要掌握其数学形式,更要建立对动量输运机制的物理直觉,这对工程优化和科学发现具有基础性意义。
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