题目
不可压缩流体的连续性方程只能用于定常流。
不可压缩流体的连续性方程只能用于定常流。
题目解答
答案
错误
解析
考查要点:本题主要考查对不可压缩流体连续性方程适用条件的理解,需要明确连续性方程与流动是否定常的关系。
核心思路:连续性方程是流体力学中质量守恒的体现。对于不可压缩流体,其连续性方程的形式为$\nabla \cdot \mathbf{v} = 0$,关键在于密度是否恒定,而非流动是否定常。即使流动是非定常的(流场参数随时间变化),只要密度保持不变,连续性方程仍然成立。
破题关键:区分不可压缩流体的假设与流动是否定常的独立性。不可压缩流体允许流速随时间变化,但密度必须恒定,此时连续性方程始终适用。
连续性方程的通用形式为:
$\frac{\partial \rho}{\partial t} + \nabla \cdot (\rho \mathbf{v}) = 0$
其中$\rho$为密度,$\mathbf{v}$为流速。
对于不可压缩流体,密度$\rho$为常数,方程简化为:
$\nabla \cdot \mathbf{v} = 0$
这表明流速场的散度为零,即单位时间内流入某微小体积的流体等于流出的量,与时间无关。
定常流的特点是流场中所有物理量(如流速、压强)不随时间变化,即$\frac{\partial}{\partial t} = 0$。但连续性方程的成立仅依赖于密度是否恒定,而非流动是否定常。例如,在非定常流动中,流速$\mathbf{v}$可能随时间变化,但只要$\rho$不变,$\nabla \cdot \mathbf{v} = 0$仍然成立。
因此,原题的说法错误,不可压缩流体的连续性方程既适用于定常流,也适用于非定常流。