Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Maison » Spécifications lagrangiennes et eulériennes (fluides)

Spécifications lagrangiennes et eulériennes (fluides)

1788
  • Joseph-Louis Lagrange
  • Leonhard Euler
Simulation de la dynamique des fluides illustrant les spécifications lagrangiennes et eulériennes.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Ce sont deux façons de décrire le mouvement dans un continuum mécanique:

  • le lagrangien La spécification suit les particules de matériau individuelles, en enregistrant leurs propriétés au fil du temps, comme on observe une voiture spécifique dans la circulation.
  • la spécification eulérienne se concentre sur des points fixes dans l'espace, en observant les propriétés (vitesse, densité) de toutes les particules qui passent par ces points, comme une caméra de circulation observant une intersection fixe.

Dans le lagrangien 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 mécanique des solidesoù les points matériels sont suivis au fur et à mesure que le corps se déforme.

À l'inverse, la description eulérienne se concentre sur ce qui se passe à des endroits fixes dans l'espace. Au lieu de suivre les particules, nous définissons un champ pour chaque propriété physique en fonction de la position [latex]\mathbf{x}[/latex] et du temps [latex]t[/latex]. Par exemple, le champ de vitesse est donné par [latex]\mathbf{v} = \mathbf{v}(\mathbf{x}, t)[/latex], qui représente la vitesse de la particule qui se trouve au point [latex]\mathbf{x}[/latex] au temps [latex]t[/latex]. Cette perspective est généralement plus pratique pour la dynamique des fluides. L'accélération d'une particule de fluide dans le cadre eulérien est décrite par la dérivée matérielle, [latex]D\mathbf{v}/Dt = \partial \mathbf{v}/\partial t + (\mathbf{v} \cdot \nabla)\mathbf{v}[/latex], qui comprend à la fois l'accélération locale en un point et l'accélération convective due au déplacement de la particule vers un nouvel emplacement avec une vitesse différente.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Dynamique des fluides

Taper

Système abstrait

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • mécanique newtonienne
  • Calcul des variations
  • Cinématique des corps rigides
  • Les premiers travaux d'Euler sur le mouvement des fluides

Applications

  • Les solveurs de dynamique des fluides computationnelle (CFD) utilisent souvent une grille eulérienne
  • mécanique des solides et élément fini L'analyse utilise généralement une description lagrangienne
  • les modèles de prévision météorologique utilisent un cadre eulérien pour décrire les propriétés atmosphériques à des emplacements fixes
  • La vélocimétrie de suivi des particules (PTV) est une technique de mesure lagrangienne

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • modèles de simulation hybrides lagrangiens-eulériens pour les écoulements multiphasiques complexes comme les embruns océaniques
  • algorithmes d'IA qui basculent dynamiquement entre les cadres pour optimiser les performances de simulation
  • autonome drone swarms that use a lagrangian approach for individual navigation and an eulerian approach for group density control
  • systèmes d'optimisation du flux de trafic en temps réel utilisant un modèle hybride pour suivre les voitures individuelles et surveiller la densité des intersections
  • modèles de médecine personnalisée qui suivent les trajectoires cellulaires individuelles (lagrangiennes) dans le flux eulérien de la circulation sanguine
  • modèles climatiques avancés qui utilisent le suivi lagrangien des particules pour les polluants dans une grille atmosphérique eulérienne
  • systèmes de construction robotique auto-organisés où les robots individuels (lagrangiens) suivent un champ de conception global (eulérien)
  • réalité augmentée displays for fluid dynamics experiments, visualizing both particle paths and field properties simultaneously
Voir aussi : lagrangien, eulérien, champ d'écoulement, dérivée matérielle, cadre de référence, dynamique des fluides, mécanique des solides, cinématique.

Contexte historique

Spécifications lagrangiennes et eulériennes (fluides)

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

Les images en pleine résolution et les téléchargements sont uniquement disponibles, et 100% gratuits, pour les membres inscrits.