
【計】 transmission equation
傳輸方程(Transport Equation)是數學和物理學中描述某種物理量(如質量、能量、動量或粒子數)在空間和時間中傳輸(包括對流、擴散等過程)規律的偏微分方程。其核心在于描述物理量隨時間和位置的變化率與其流動或擴散之間的關系。
中文術語:傳輸方程(Chuánshū Fāngchéng)
英文術語:Transport Equation
該方程是連續介質力學、流體動力學、電磁理論及核工程等領域的基礎模型,用于量化物理量在介質中的輸運行為 。
數學形式與物理意義
一維标準形式為:
$$ frac{partial phi}{partial t} + u frac{partial phi}{partial x} = D frac{partial phi}{partial x} + S $$
方程左側表征時間變化與對流效應,右側描述擴散與源彙影響 。
流體動力學
描述流體中污染物擴散(如大氣污染物傳輸),其中(phi)為污染物濃度,(u)為流速,(D)為湍流擴散系數 。
實例:空氣質量預測模型常基于修正的傳輸方程構建。
熱傳導與電磁學
核反應堆物理
中子通量(phi)的傳輸由玻爾茲曼方程描述(一種廣義傳輸方程),用于反應堆臨界計算 。
在量子力學中,薛定谔方程可視為概率幅的傳輸方程;在金融數學中,Black-Scholes方程模拟期權價格的傳輸過程 。
權威參考來源
傳輸方程(Transport Equation)是用于描述物理量(如質量、能量、動量等)在空間中隨時間變化的偏微分方程,廣泛應用于流體力學、熱傳導、電磁學、環境科學等領域。以下是詳細解釋:
傳輸方程的一般形式可表示為: $$ frac{partial phi}{partial t} + mathbf{v} cdot abla phi = D abla phi + S $$ 其中:
根據主導過程的不同,傳輸方程可分為:
純對流方程(忽略擴散和源項): $$ frac{partial phi}{partial t} + mathbf{v} cdot abla phi = 0 $$ 適用于流體快速流動時的物質傳輸(如管道中水流攜帶的顆粒物)。
擴散方程(忽略對流項): $$ frac{partial phi}{partial t} = D abla phi $$ 用于描述靜止介質中的擴散過程(如固體材料的熱傳導)。
對流-擴散方程(綜合對流和擴散): $$ frac{partial phi}{partial t} + mathbf{v} cdot abla phi = D abla phi $$ 常見于污染物在流動介質中的擴散(如大氣中煙囪排放的擴散)。
傳輸方程通常需通過數值方法求解,例如:
如需具體案例或進一步擴展(如邊界條件、穩态與非穩态分析),可提供更多背景信息。
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