Reynolds平均Navier-Stokes方程式
非圧縮性Newton流れにおけるNavier-Stokes方程式の各パラメタを、ensemble平均成分と変動成分とに分解(Reynolds分解と呼ぶ)して書き直したもの
乱流を解析する時に使う
$ \rho=\rm const.のとき
$ \rho\frac{\overline{\rm D}\overline{\bm v}}{\overline{\rm D}t}=\rho\overline{\bm{f}}-\bm{\nabla}\overline{p}+\mu\bm\nabla^2\overline{\bm{v}}+\bm{\nabla}\cdot\bm\sigma_T
$ \bm\sigma_T:=-\rho\overline{\bm{v}'\bm{v}'}Reynolds応力
$ \frac{\overline{\rm D}}{\overline{\rm D}t}:=\frac{\partial}{\partial t}+\overline{\bm v}\cdot\bm\nabla
barotropic流体のとき
$ \frac{\overline{\rm D}\overline{\bm v}}{\overline{\rm D}t}=\overline{\bm{f}}-\bm{\nabla}\overline{P}+\mu\bm\nabla^2\overline{\bm{v}}+\bm{\nabla}\cdot\frac{\bm\sigma_T}{\rho}
$ P:=\int\frac1\rho\mathrm dp圧力函数
導出
$ \rho=\rm const.のとき
Reynolds平均した連続体の運動方程式にNewton流体の応力を代入する
非圧縮性流れかつbarotropic流体のとき
圧力函数$ P:=\int\frac1\rho\mathrm dpを用いて$ \frac{\mathrm D\bm v}{\mathrm Dt}=\bm f-\bm\nabla P+\nu\bm\nabla^2\bm vとかける
以降はReynolds平均した連続体の運動方程式と同じ展開をすれば
$ \frac{\overline{\rm D}\overline{\bm v}}{\overline{\rm D}t}=\overline{\bm{f}}-\bm{\nabla}\overline{P}+\mu\bm\nabla^2\overline{\bm{v}}+\bm{\nabla}\cdot\frac{\bm\sigma_T}{\rho}
References
Reynolds_decomposition - Wikipedia
レイノルズ平均ナビエ-ストークス方程式 - Wikipedia
RANS方程式とも呼ぶらしい
Reynolds_operator - Wikipedia
#2025-06-22 10:23:33
#2025-05-28 19:40:58
#2023-06-09 01:30:05
#2022-09-29 20:19:37