GIS08 GIS产品的输出设计—付朝宗

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1、第七章流体力学在地球动力学中的应用基本知识基本方程边界条件层流和湍流简单的一维问题二维问题及应用流函数冰期后回弹底辟俯冲带Stokes流地幔对流流体力学基本方程BasicEquations守恒方程ConservationEquations质量守恒ConservationofMass连续性方程-EquationofContinuity动量守恒ConservationofMomentum运动方程-EquationofMotion能量守恒ConservationofEnergy几何方程本构关系状态方程流体

2、力学一、BasicEquations流体力学基本原理1、守恒方程（1）质量守恒－连续性方程EquationofContinuityuxux+------dxuxx由于所以但不可压缩流体：Eulerian和Lagrangian坐标EulerianCoordinatesCoordinatesusedinfluiddynamicswhicharefixedinspace.LagrangianCoordinatesEulerianCoordinatesCoordinatesusedinfluidd

3、ynamicsinwhichthecoordinatesarefixedtoagivenparceloffluid,butmoveinspace.P=FuF=maF包括面力和体力（2）动量守恒ConservationofMomentum－运动方程EquationofMotion（3）ConservationofEnergy能量守恒—EquationofHeatTransfer热传递方程能量Energy=K+G+E动能KineticEnergyK=∫vρuiui/2dv位能GravitationalE

4、nergyG=∫vρφdv内能InternalEnergyE=∫vρεdv能量变化Δenergy=Q+W热＋功基本方程质量守恒不可压缩流体连续性方程动量守恒运动方程平衡方程能量守恒热传递方程层流和湍流LaminarandTurbulentFlow雷诺数ReynoldNumber对此问题CriticalValue2200其中NewtonianFluid牛顿流体Navier-StokesEquationConstituteEquation本构方程粘性流体Navier－StokesEquationEqu

5、ationofmotionforincompressibleviscousfluid不可压缩流体的运动方程将本构方程代入运动方程而得到：或加速度为0时二维情况牛顿流体本构关系其中u、v为x、y方向速度重力沿y方向时Navier-Stokes方程一维问题Xu0Y上边界运动带动流动和压力差推动流动二者联合作用软流层中的回流流函数流函数的等值线－流线StreamLine切线方向－质点流动方向流线密度－流速大小=-101CornerFlow角落流冰期后回弹UpliftFormedbyRemovalof

6、IceSheetFig.21.16aFig.21.17RaisedBeachesDuetoIsostaticUplift方程通解边界条件水平速率垂直压强得到w在y=0时的表达式冰期后回弹的松弛时间发现地表w遵从的方程如何实测回弹量及其随时间的变化？测量值可以直接使用吗？底辟Diapirism主导波长作业：ChannelFlow上面板速度U0、下面板速度为0右面和左面存在压力差P二者联合作用用两种方法（直接解Navier－Stokes方程和流函数）求解StokesFlow压力拖曳力Dp=0pco

7、s2a2sind=2aU粘滞拖曳力Dv=0rsin2a2sind=4aU全部拖曳力D＝Dp+Dv层流和湍流实际应用俯冲陆壳块体大小捕虏体大小和岩浆上升速度Stokes流南极陨石本节完