厄塞尔数

科技工作者之家 2020-11-17

厄塞尔数Ursell number)是流体动力学中的无量纲,表示流体层中长的表面重力波的非线性程度,得名自1953年发现此重要性的弗里茨·厄塞尔。

简介厄塞尔数Ursell number)是流体动力学中的无量纲,表示流体层中长的表面重力波的非线性程度,得名自1953年发现此重要性的弗里茨·厄塞尔。

厄塞尔数是推导自史托克波,一个针对非线性周期波的摄动序列,在浅水的长波极限-其波长远大于水深时,Ursell数U可以定义如下:

若不考虑常数3 / (32 π)的话,上述公式就是自由表面提升振幅中,二次项和一次项的比例,有用到的参数有

H:波高,也就是波峰和波谷之间的高度差。

h:平均水深。

λ:波长,需远大于深度,也就是λ≫h。

因此厄塞尔数U是相对波高H/h乘以相对波长的平方。

针对厄塞尔数小的长波(λ≫h),可以用线性的波理论求解。否则(多半是通常)若针对比较长的波(λ>7h),需使用像KdV方程或博欣内斯克方程等非线性的理论。此参数(经过不同的正规化)已由乔治·斯托克斯写在他1847年的表面重力波论文中。1

流体动力学流体动力学(英语:Fluid dynamics)是流体力学的一门子学科。流体动力学研究的对象是运动中的流体(含液体和气体)的状态与规律。流体动力学底下的子学科包括有空气动力学和液体动力学。

解决一个典型的流体动力学问题,需要计算流体的多项特性,主要包括速度、压力、密度、温度。

流体动力学有很大的应用,比如在预测天气,计算飞机所受的力和力矩,输油管线中石油的流率等方面上。其中的的一些原理甚至运用在交通工程,因交通运输本身可被视为一连续流体运动。2

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本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所

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