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stokes公式

发布时间:2023-06-08 作者:admin 来源:文学

stokes公式

stokes公式

教学成果-制度落实

2023年2月23日发(作者:顽强的小草)

条件:当表面是平面xoy上的封闭面时

斯托克斯公式建立了沿表面s的表面积分与沿S的边界曲线l的曲线积分之间的关系

表面s的一侧及其边界曲线L的方向指定如下:让一个人站在表面s的指定侧并沿

着边界曲线L行走,并且指定的一侧始终在表面s的左侧则人的前进方向就是边界曲线

L的正方向。此方法也称为右手法则。

扩展数据

NavierStokes方程在建模和仿真中的应用

NavierStokes方程是流体流动建模的核心。在特定的边界条件下(例如入口,出口

和壁)求解这些方程,可以预测给定几何形状中的流体速度和压力。

由于这些方程的复杂性,我们只能得到非常有限的解析解。例如,对于两个平行板

之间或圆形管中的流动,求解方程比较容易,但是对于更复杂的几何形状则很难求解。

斯托克斯定理是关于微分几何中微分积分的命题。它概括了向量微积分的几个定理,

并以斯托克斯爵士命名。

当封闭周长中存在涡流束时,沿封闭周长的速度环流等于封闭周长中所有涡流束的

涡流之和,这称为斯托克斯定理。斯托克斯定理表明,沿闭合曲线L的速度环流等于通

过该曲线所界定的任何曲面的涡流。

物理场的观点是

建立某个区域中的场与该区域边界上的场量之间的关系。

ℝ的斯托克斯公式

令s为分段光滑的有向曲面,并且s的边界为有向闭合曲线,即,Γ的正方向和s的

侧面符合右手定则:函数P(x,y,z),q(x,y,z),R(x,y,z)定义在“表面s

及其边界上,并且具有一阶连续偏导数[2]

斯托克斯公式

斯托克斯公式

该公式在或KelvinStokes定理或curl定理上被称为Stokes公式。这与函数的卷曲有

关,发散运算符可以将其写为[3]

它在“矢量场的弯曲的表面积分”和“在表面边界上的矢量场的线积分”之间建立

连接。这是一般Stokes公式的特例(在N和X00的情况下为2),我们仅需要在ℝ3空间

中进行测量即可将矢量场视为等价的1形式。定理的第一个已知书面形式是威廉·汤姆森

(开尔文勋爵)在给斯托克斯的信中给出的。

同样,高斯散度定理

这也是通用斯托克斯公式的特例。如果将向量场视为等效的n-1形式,则可以通过

体积形式的内积来实现。微积分的基本定理和格林定理也是一般斯托克斯定理的特例。

使用微分形式的一般斯托克斯定理肯定比其特殊情况要强,尽管后者更直观,并且使用

它的科学家或工程师通常认为更方便。

可以使用以下公式将“曲线积分”转换为坐标,将“面积积分”转换为面积

流形上的斯托克斯公式

令mm是可定向的分段光滑n维流形,而ω是mm上的n−1阶C的紧致支撑微分

形式是可定向的分段光滑n维流形。如果m表示m的边界,并且由minduced诱导的

方向是边界的方向

Dω是ω的外部微分,仅定义了歧管的结构。该公式称为广义斯托克斯公式。它被

认为是微积分基本定理,Green公式,GaoAo公式和Stokes公式在ℝ上的推广;后者实

际上是对前者的简单推断。

当m是嵌入较大流形(定义ωwhich)的子流形时,通常使用该定理。

该定理可以简单地扩展到分段光滑子流形的线性组合。斯托克斯定理表明,适当形

式的相差的闭合形式在具有边界差的链上具有相同的积分。这是可以配对DRAM上同源

性组和同源性的基础。

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