Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Hogar » Especificaciones lagrangianas y eulerianas (fluidos)

Especificaciones lagrangianas y eulerianas (fluidos)

1788
  • Joseph-Louis Lagrange
  • Leonhard Euler
Simulación de dinámica de fluidos computacional que ilustra las especificaciones lagrangiana y euleriana.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Estas son dos maneras de describir el movimiento en un continuo. mecánica:

  • el Lagrangiano La especificación sigue a las partículas individuales del material, rastreando sus propiedades a lo largo del tiempo, como si se observara un coche específico en el tráfico.
  • La especificación euleriana se centra en puntos fijos en el espacio, observando las propiedades (velocidad, densidad) de cualquier partícula que pase por esos puntos, como una cámara de tráfico que observa una intersección fija.

En el Lagrangiano description, the motion of a continuum is described by tracking the path of each individual particle. The position of a particle [latex]\mathbf{X}[/latex] in the initial configuration (at time [latex]t_0[/latex]) is used as its label. Its position at a later time [latex]t[/latex] is given by a function [latex]\mathbf{x} = \boldsymbol{\chi}(\mathbf{X}, t)[/latex]. Physical properties like velocity and acceleration are then calculated by taking time derivatives of this function while keeping [latex]\mathbf{X}[/latex] constant. This approach is intuitive as it mirrors how we observe individual objects. It is the natural framework for mecánica de sólidos, where material points are tracked as the body deforms.

Por el contrario, la descripción euleriana se centra en lo que ocurre en ubicaciones fijas del espacio. En lugar de rastrear partículas, definimos un campo para cada propiedad física como una función de la posición [latex]mathbf{x}[/latex] y el tiempo [latex]t[/latex]. Por ejemplo, el campo de velocidad viene dado por [latex]mathbf{v} = mathbf{v}(mathbf{x}, t)[/latex], que representa la velocidad de la partícula que se encuentre en el punto [latex]mathbf{x}[/latex] en el instante [latex]t[/latex]. Esta perspectiva suele ser más conveniente para la dinámica de fluidos. La aceleración de una partícula de fluido en el marco euleriano se describe mediante la derivada material, [latex]Dmathbf{v}/Dt = partial mathbf{v}/partial t + (mathbf{v} cdot nabla)mathbf{v}[/latex], que incluye tanto la aceleración local en un punto como la aceleración convectiva debida al movimiento de la partícula a una nueva ubicación con una velocidad diferente.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Dinámica de fluidos

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Mecánica newtoniana
  • Cálculo de variaciones
  • Cinemática de cuerpos rígidos
  • Los trabajos anteriores de Euler sobre el movimiento de fluidos

Aplicaciones

  • Los solucionadores de dinámica de fluidos computacional (CFD) a menudo utilizan una cuadrícula euleriana
  • mecánica de sólidos y elemento finito El análisis normalmente utiliza una descripción lagrangiana.
  • Los modelos de pronóstico meteorológico utilizan un marco euleriano para describir las propiedades atmosféricas en ubicaciones fijas.
  • La velocimetría de seguimiento de partículas (PTV) es una técnica de medición lagrangiana

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Modelos de simulación híbridos lagrangianos-eulerianos para flujos multifásicos complejos como la pulverización oceánica.
  • Algoritmos de IA que cambian dinámicamente entre marcos para optimizar el rendimiento de la simulación.
  • autónomo zumbido swarms that use a lagrangian approach for individual navigation and an eulerian approach for group density control
  • Sistemas de optimización del flujo de tráfico en tiempo real que utilizan un modelo híbrido para rastrear vehículos individuales y monitorear la densidad de las intersecciones.
  • Modelos de medicina personalizada que rastrean las rutas celulares individuales (lagrangianas) dentro del flujo euleriano del torrente sanguíneo.
  • Modelos climáticos avanzados que utilizan el seguimiento de partículas lagrangianas para contaminantes dentro de una cuadrícula atmosférica euleriana.
  • Sistemas de construcción robótica autoorganizados donde los robots individuales (lagrangianos) siguen un campo de diseño global (euleriano).
  • realidad aumentada displays for fluid dynamics experiments, visualizing both particle paths and field properties simultaneously
Relacionado con: lagrangiano, euleriano, campo de flujo, derivada material, marco de referencia, dinámica de fluidos, mecánica de sólidos, cinemática.

Contexto histórico

Especificaciones lagrangianas y eulerianas (fluidos)

1738
1750
1757
1788
1800
1800
1800
1687
1738
1750
1785
1788
1800
1800
1800

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

Las imágenes en tamaño completo y las descargas solo están disponibles, de forma totalmente gratuita, para los miembros registrados.

> Acceso <