连续流体流动的两个原理 A. 逆流波速不小于零原理 逆流波速(包括水面波,声波,光波等)不小于零原理:在流体介质连续的条件下,逆流波速 c1 = c0 - V (1) c1不小于零,其中V为风速,c0为总波速(流速为零时的波速)。因为逆流波速不小于零,所以逆流波速c1和顺流波速C2的积也不小于零。即 c1 C2 = ( c0 - V)(c0 +V)= c0 ^2- V^2 (2) 不小于零。其中 C2 = c0 +V (3) 因而在实数范围内,可把逆流波速和顺流波速的积,表示成平方的形式,即 c1 C2 = c^2, (4) c称为横向波速(与流速方向垂直的方向的波速)。水面波,声波,光波与此类同。由此,再加上流体的四维体积不可压缩原理的結果,可得时空相对性公式。 B. 流体的四维体积不可压缩原理 流体的四维体积不可压缩原理: 单位质量流体的四维体积为一常数。即 L τ =c0△t A△s = 常数 (1) 式中 τ - 单位质量流体的三维体积 L = c0△t - 第四维长度 (2) A - 面积 τ = A△s (3) c0 - 总波速 s - 与A面垂直的位移 t - 时间 在式(1)中,不妨设A为一常数,总波速也是常数,故有 △s△t = 常数 (4) 在式(4)两边除驻点时间间隔△t0 可得 c△t = c0△t0 =常数 (5) 式中 C = △s/△t0 (6) C - 横向声速 在式(3)中,因为τ = 1/ ρ ,ρ 为空气的密度,考虑到式(5),式(6)有 ρ = 1/( A△s) = 1/(Ac△t0)= △t / ( A△t0 c0△t0) (7)
C. 流体时空相对性公式 由式A(4),B(5),B(4),可得流体时空相对性公式 △t = △t0/(1 - V^2/ c0^2) 1/2 (1) △s = △s0 (1 - V^2/ c0^2) 1/2 (2)
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