速度散度的物理意義?

General 更新 2023年10月15日

試由連續性方程說明速度散度的物理意義

連續性方程是質量守恆定律在流體力學中的具體表述形式 伯努利方程是理想流體定常流動的動力學方程,意為流體在忽略粘性損失的流動中,流線上任意兩點的壓力勢能、動能與位勢能之和保持不變。 動量方程是動量守恆定律在流體力學中的表達式

流場中速度的散度和旋度分別表示什麼物理意義

散度是閉合曲面圍成空間中的通量除以圍成空間體積,然後令曲面無限小。

旋度是閉合曲線圍成面積中的環流除以圍成範圍面積,然後令曲線無限小

給個直觀點的。

散度:曲面範圍內,如果場線(比如電場線和磁場線)穿過範圍內進出量不一樣,那這個場在這個點就是有散度的。直觀講,以電場為例,如果這個點包圍了一個電子(當然電子有一定的體積,可能讓曲面無窮小時仍被包尾,這裡只是打個比方),那麼肯定是個有源場,有電場線穿入範圍,而沒有電場線穿出,散度不為零。

旋度:換一條閉合曲線,如果場沿曲線做積分不為零,說明這個面積內旋度不為零。積分是不是不好理解?這麼說,沿著曲線一點一點疊加場量,場量和曲線同向就取正,反向就取負。因為曲線是閉合的,所以如果疊加出來不為零,說明沿曲線轉了一圈的方向,場疊加也不為零。

最極端的例子,我們的閉合曲線取正圓,包圍了一個通電導線,導線周圍的磁場也是一個正圓,那麼正圓磁場沿著正圓曲線一點一點疊加一圈(因為都是同向或反向)肯定不為零,所以這就是一個有旋場。

氣象上垂直速度與散度的單位是什麼? 5分

渦度、散度與垂直速度,是天氣分析預報中經常使用的三個物理量。

垂直速度單位是pa/s,用公式(omega,P座標的垂直速度)ω=﹣ρɡw可以把單位轉為m/s;散度的單位是1/s。

散度:

1. 定義及表達式

散度是衡量速度場輻散、輻合強度的物理量,單位為1/s,輻散時為正,輻合時為負。

水平散度的表達式為:

水平散度D的大小是從同一水平面(或等壓面,請讀者牢牢記住這個條件)上的實測風場計算求得的。

2. 計算方法

梯度的散度 是什麼物理意義?

我覺得是分開討論的:

1、散度div,表示的是空間某點的是否有源情況;

2、旋度rot,表示的是空間某點的旋轉情況;

3、梯度grad,表示的是空間某點函數的變化最快的方向;

比如流體力學中非旋度,不可壓縮的流體中,條件非旋度導致速度場v=grad(Φ),其中Φ稱為勢函數,然後條件不可壓縮導致div(v)=0,所以就有div(grad(Φ))=0,即ΔΦ=0。

散度與渦度的區別

嗯,解釋清楚這個東西還是頗費周章的,希望能加分(哈哈,開玩笑了,不用加,因為今天心情好,免費回答問題,來者不拒啊)

要弄清楚這兩個東西,首先要知道另一個基本概念:矢量場。

假設有一個三維空間,顯然空間的每一個點都能用座標(x, y, z)唯一地標識出來。假如給空間的每一個點都賦予一個數字,那麼整個空間就充滿了數字。此時,這個充滿數字的三維空間在數學上就叫做“場”。

上述的場叫做標量場,因為單純的一個數字叫做“標量(scalar)”。如果我們給空間的每一個點都賦予一個矢量(vector),即一個既有大小,又有方向的東西,那麼整個空間就變成充滿了矢量,這個空間就叫做矢量場。

矢量場中的每一點都對應於一個矢量,而矢量能夠根據規則進行各種運算,例如加、減和乘等(數學上沒有矢量的除法)。

顯然,我們可以對整個矢量場中的每一個矢量同時進行某種運算,例如同時將它們乘以一個數,或加上一個數等。但是我們可以對整個矢量場進行一些更復雜的運算,其中散度就是其中一種。

三維空間中的一個矢量可以沿x、y和z方向分解,現假設空間的某一點被賦予的矢量能夠沿著這3個方向分解為大小為P、Q和R的三個分量,表示為(P,Q,R)。注意,由於空間中每個點被賦予的矢量一般來說是不同的,所以P、Q和R的大小在空間的不同的點一般有不同的值,也就是說P、Q和R中每一個都是x、y和z的函數。

對三維矢量場來說,我們可以對其中一個點的矢量,假設為(P,Q,R)進行以下操作:

1、求出dP/dx+dQ/dy+dR/dz的值,其中dP/dx表示求P對x的一階偏導數,其餘雷同;

2、將這個值賦予這個點

對整個矢量場的每個點均進行以上運算,就等於給整個三維空間的每個點都賦予了一個值,於是我們就得出了一個新的標量場,這個標量場就叫做原來的矢量場的散度(divergence),這種運算就叫做“對矢量場取散度”。

除了散度運算以外,我們還可以對矢量場進行其它的運算,例如旋度運算(curl)。

跟散度運算不同,旋度運算的結果不是標量場,而是另一個矢量場。旋度運算的規則比較繁複,但是網上很多地方都有解釋,這裡就不講了。

而渦度就是一個速度場的旋度,顯然渦度是一個矢量場,而散度是一個標量場,這就是兩者的本質區別了。

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