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图 6-14
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欧拉表述可从拉格朗日表述导出.拉格朗日表述中,(6.6)式给出了t=0时刻位于(x0,y0,z0)的质元在t时刻的速度,t时刻此质元的位置(x,y,z)由(6.5)式给出,两式联立,消去(x0,y0,z0),便得t时刻位于(x,y,z)质元的速度v,即为
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这正是欧拉表述中的速度场分布(6.8)式.同样,将拉格朗日表述中的(6.7)式与(6.5)式联立,消去(x0,y0,z0),可得t时刻位于(x,y,z)质元的加速度a,即为
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或分解地表述成
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这便是欧拉表述中的加速度场分布式.
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欧拉表述中的加速度场分布式也可直接由速度场分布式导出.借用拉格朗日表述中的(6.5)式,将其代入欧拉表述中的速度场分布式(6.8),可得
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这些表述式可解读为:t时刻位于(x,y,z)处质元的速度,经过追溯,其实是t=0时刻某个位于(x0,y0,z0)处的质元在t时刻到达(x,y,z)处时所具有的速度.于是,t时刻此质元的加速度便是
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即得加速度场分布式与速度场分布式的下述关系:
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其中vx,vy,vz均由(6.8)式给出.
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例4 某流体的拉格朗日表述中的二维运动方程为
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(1)导出拉格朗日表述中质元的二维速度公式和加速度公式;
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(2)导出欧拉表述中的二维速度场分布和加速度场分布;
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(3)画出速度场中的流线.
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解 (1)据(6.6)式和(6.7)式,分别可得质元的二维速度公式和加速度公式:
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