formulas navier stokes

2

Transcript of formulas navier stokes

8/7/2019 formulas navier stokes

http://slidepdf.com/reader/full/formulas-navier-stokes 1/2

T h e E q u a t i o n o f C o n t i n u i t y a n d t h e E q u a t i o n o f M o t i o n i n  

C a r t e s i a n , c y l i n d r i c a l , a n d s p h e r i c a l c o o r d i n a t e s  

C M 3 1 0 F a l l 1 9 9 8 F a i t h A . M o r r i s o n  

C o n t i n u i t y E q u a t i o n   , C a r t e s i a n c o o r d i n a t e s  

@  

@ t 

  

@  

@ x 

+  v 

@  

@ y 

+  v 

@  

@ z 

 

+   

  

@ v 

@ x 

@ v 

@ y 

@ v 

@ z 

 

= 0 

C o n t i n u i t y E q u a t i o n   , c y l i n d r i c a l c o o r d i n a t e s  

@  

@ t 

@  (  r v 

@ r 

@  (  v 

 

@  

@  (  v 

@ z 

= 0 

C o n t i n u i t y E q u a t i o n   , s p h e r i c a l c o o r d i n a t e s  

@  

@ t 

@  (  r 

@ r 

r  s i n   

@  (  v 

 

s i n    ) 

@  

r  s i n   

@  (  v 

 

@  

= 0 

E q u a t i o n o f M o t i o n   f o r a n i n c o m p r e s s i b l e u i d , 3 c o m p o n e n t s i n C a r t e s i a n c o o r d i n a t e s  

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ x 

+  v 

@ v 

@ y 

+  v 

@ v 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@ x 

  

@  

x x 

@ x 

@  

y x 

@ y 

@  

z x 

@ z 

 

+  g 

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ x 

+  v 

@ v 

@ y 

+  v 

@ v 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@ y 

  

@  

x y 

@ x 

@  

y y 

@ y 

@  

z y 

@ z 

 

+  g 

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ x 

+  v 

@ v 

@ y 

+  v 

@ v 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@ z 

  

@  

x z 

@ x 

@  

y z 

@ y 

@  

z z 

@ z 

 

+  g 

E q u a t i o n o f M o t i o n   f o r a n i n c o m p r e s s i b l e u i d , 3 c o m p o n e n t s i n c y l i n d r i c a l c o o r d i n a t e s  

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ r 

 

@ v 

@  

 

+  v 

@ v 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@ r 

  

@  (  r  

r r 

@ r 

@  

r  

@  

 

 

@  

r z 

@ z 

 

+  g 

 

  

@ v 

 

@ t 

+  v 

@ v 

 

@ r 

 

@ v 

 

@  

 

+  v 

@ v 

 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@  

  

@  (  r 

 

r  

@ r 

@  

 

@  

@  

@ z 

 

+  g 

 

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ r 

 

@ v 

@  

+  v 

@ v 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@ z 

  

@  (  r  

r z 

@ r 

@  

@  

@  

z z 

@ z 

 

+  g 

E q u a t i o n o f M o t i o n   f o r a n i n c o m p r e s s i b l e u i d , 3 c o m p o n e n t s i n s p h e r i c a l c o o r d i n a t e s  

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ r 

 

@ v 

@  

 

r  s i n   

@ v 

@  

 

+  v 

 

 

=  ; 

@ P 

@ r 

  

@  (  r 

 

r r 

@ r 

r  s i n   

@  (   

r  

s i n    ) 

@  

r  s i n   

@  

r  

@  

 

 

+   

 

 

+  g 

 

  

@ v 

 

@ t 

+  v 

@ v 

 

@ r 

 

@ v 

 

@  

 

r  s i n   

@ v 

 

@  

 

 

c o t   

 

=  ; 

@ P 

@  

  

@  (  r 

 

r  

@ r 

r  s i n   

@  (   

 

s i n    ) 

@  

r  s i n   

@  

 

@  

 

r  

( c o t     )   

 

 

+  g 

 

 

  

@ v 

 

@ t 

+  v 

@ v 

 

@ r 

 

@ v 

 

@  

 

r  s i n   

@ v 

 

@  

 

 

 

c o t   

 

=  ; 

r  s i n   

@ P 

@  

  

@  (  r 

 

r  

@ r 

@  

 

@  

r  s i n   

@  

 

@  

 

r  

( 2 c o t     )   

 

 

+  g 

 

8/7/2019 formulas navier stokes

http://slidepdf.com/reader/full/formulas-navier-stokes 2/2

E q u a t i o n o f M o t i o n   f o r i n c o m p r e s s i b l e , N e w t o n i a n u i d ( N a v i e r - S t o k e s e q u a t i o n ) 3 c o m p o n e n t s i n  

C a r t e s i a n c o o r d i n a t e s  

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ x 

+  v 

@ v 

@ y 

+  v 

@ v 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@ x 

+   

  

@ x 

@ y 

@ z 

 

+  g 

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ x 

+  v 

@ v 

@ y 

+  v 

@ v 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@ y 

+   

  

@ x 

@ y 

@ z 

 

+  g 

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ x 

+  v 

@ v 

@ y 

+  v 

@ v 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@ z 

+   

  

@ x 

@ y 

@ z 

 

+  g 

E q u a t i o n o f M o t i o n   f o r i n c o m p r e s s i b l e , N e w t o n i a n u i d ( N a v i e r - S t o k e s e q u a t i o n ) , 3 c o m p o n e n t s i n  

c y l i n d r i c a l c o o r d i n a t e s  

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ r 

 

@ v 

@  

 

+  v 

@ v 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@ r 

+   

  

@ r 

  

@  (  r v 

@ r 

 

@  

@ v 

 

@  

@ z 

 

+  g 

 

  

@ v 

 

@ t 

+  v 

@ v 

 

@ r 

 

@ v 

 

@  

 

+  v 

@ v 

 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@  

+   

  

@ r 

  

@  (  r v 

 

@ r 

 

 

@  

@ v 

@  

 

@ z 

 

+  g 

 

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ r 

 

@ v 

@  

+  v 

@ v 

@ z 

 

=  ; 

@ P 

@ z 

+   

  

@ r 

  

@ v 

@ r 

 

@  

@ z 

 

+  g 

E q u a t i o n o f M o t i o n   f o r i n c o m p r e s s i b l e , N e w t o n i a n u i d ( N a v i e r - S t o k e s e q u a t i o n ) , 3 c o m p o n e n t s i n  

s p h e r i c a l c o o r d i n a t e s  

 

  

@ v 

@ t 

+  v 

@ v 

@ r 

 

@ v 

@  

 

r  s i n   

@ v 

@  

 

+  v 

 

 

=  ; 

@ P 

@ r 

+   

  

2  v 

 

@  

2  v 

 

c o t   

s i n   

@ v 

 

@  

 

+  g 

 

  

@ v 

 

@ t 

+  v 

@ v 

 

@ r 

 

@ v 

 

@  

 

r  s i n   

@ v 

 

@  

 

 

c o t   

 

=  ; 

@ P 

@  

+   

  

 

@ v 

@  

 

s i n 

 

2 c o s   

s i n 

 

@ v 

 

@  

 

+  g 

 

 

  

@ v 

 

@ t 

+  v 

@ v 

 

@ r 

 

@ v 

 

@  

 

r  s i n   

@ v 

 

@  

 

 

 

c o t   

 

=  ; 

r  s i n   

@ P 

@  

+   

  

 

 

s i n   

s i n   

@ v 

@  

2 c o s   

s i n 

 

@ v 

 

@  

 

+  g 

 

w h e r e , i n t h e s e e q u a t i o n s ,   r  

@ r 

@ r 

 

s i n   

@  

s i n   

@  

 

s i n 

 

  

@  

 

R e f e r e n c e : R . B . B i r d , W . E . S t e w a r t , a n d E . N . L i g h t f o o t ,   T r a n s p o r t P h e n o m e n a   , W i l e y : N Y , 1 9 6 0 .