bonjour, je travaille sur les équations de Navier-Stokes en dimension 3 d'espaces
\begin{equation}
\left\{
\begin{array}{rll}
\dfrac{\partial V}{\partial t}+(V\nabla)V=\dfrac{\eta}{\rho}\Delta V-\dfrac{1}{\rho}\nabla p\\\\
div V=0~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\\\\
V=0~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
\end{array}
\right.
\label{n1}
\end{equation}
Je demande d'aide sur le sur système cartésien.
mettre les bornes Ltx...j'ai essayé de te les mettre, mais tu as une erreur d'écriture, donc à réécrire en dessous
(modérateur)
merci, c'est dans un courant de liquide incompressible de viscosité du cinematique et de constante de densité
Sincèrement, tu pense vraiment résoudre Navier-Stokes avec si peu d'infirmation. D'autant plus avec un domaine inconnu. Si au moins on a une symétrie cylindrique ou sphérique.
Tout ce qu'on a, c'est:
Qui est un système de 4 équations avec des termes non linéaires à 4 inconnues . et une condition aux limites sur les bords sans aucune approximation (ex: écoulement de Stokes ou autre ...)
Si quelqu'un arrive à faire cela, les labos de mécaflux n'ont qu'à fermer leurs portes. Reprend l'énoncé intégralement.
A moins que tu ne cherche à résoudre le système différentiel moyennant une formulation variationnelle ou calcul numérique.
On considère le problème du Navier-Stokes pour un courant de liquide incompressible ($div$ V=0) de viscosité du cinématique $v$, et de constante de densité $\rho$ suivant:
\begin{equation}
\left\{
\begin{array}{rll}
\dfrac{\partial V}{\partial t}+(V\nabla)V=\dfrac{\eta}{\rho}\Delta V-\dfrac{1}{\rho}\nabla p\\\\
div V=0~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\\\\
V=0~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
\end{array}
\right.
\label{n1}
\end{equation}
Nous utilisons les notations suivantes:
\begin{flushleft}
%$x,y,z$ \qquad les variables cartésiennes\\
$t$\qquad la variable temporelle\\
$V$\qquad vecteur de la vitesse de composantes $(u,v,w)$\\
$\eta$\qquad la viscosité dynamique\\
$\rho$\qquad la densité\\
$\mu=\dfrac{\eta}{\rho}$ \qquad la viscosité du cinématique\\
$p$\qquad la pression.
\end{flushleft}
L'équation peut-être exprimer en coordonnées cartésiennes, en coordonnées cylindriques ou en coordonnées sphériques. Dans notre exemple nous allons utiliser les coordonnées cartésiennes ($x,y,z$) pour la résolution numérique.
\begin{equation}
\left\{
\begin{array}{rlll}
\dfrac{\partial u}{\partial t}+u\dfrac{\partial u}{\partial x}+v\dfrac{\partial u}{\partial y}+w\dfrac{\partial u}{\partial z}=\dfrac{\eta}{\rho}\left(\dfrac{\partial^{2} u}{\partial x^{2}}+\dfrac{\partial^{2} u}{\partial y^{2}}+\dfrac{\partial^{2} u}{\partial z^{2}}\right)-\dfrac{1}{\rho}\dfrac{\partial p}{\partial x}~~~~\\\\
\dfrac{\partial v}{\partial t}+u\dfrac{\partial v}{\partial x}+v\dfrac{\partial v}{\partial y}+w\dfrac{\partial v}{\partial z}=\dfrac{\eta}{\rho}\left(\dfrac{\partial^{2} v}{\partial x^{2}}+\dfrac{\partial^{2} v}{\partial y^{2}}+\dfrac{\partial^{2} v}{\partial z^{2}}\right)-\dfrac{1}{\rho}\dfrac{\partial p}{\partial y}~~~~\\\\
\dfrac{\partial w}{\partial t}+u\dfrac{\partial w}{\partial x}+v\dfrac{\partial w}{\partial y}+w\dfrac{\partial w}{\partial z}=\dfrac{\eta}{\rho}\left(\dfrac{\partial^{2} w}{\partial x^{2}}+\dfrac{\partial^{2} w}{\partial y^{2}}+\dfrac{\partial^{2} w}{\partial z^{2}}\right)-\dfrac{1}{\rho}\dfrac{\partial p}{\partial z}\\\\
\dfrac{\partial u}{\partial x}+\dfrac{\partial v}{\partial y}+\dfrac{\partial w}{\partial z}=0~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
\end{array}
\right.
\label{n2}
\end{equation}
Posons $L_{t}(.)=\dfrac{\partial}{\partial t}(.)$; $R(.)=\dfrac{\eta}{\rho}\left(\dfrac{\partial^{2}}{\partial x^{2}}(.)+\dfrac{\partial^{2}}{\partial y^{2}}(.)+\dfrac{\partial^{2}}{\partial z^{2}}(.)\right)$;
\begin{eqnarray*}
\left\{
\begin{array}{rll}
N_{1}(u,v,w)=u\dfrac{\partial u}{\partial x}+v\dfrac{\partial u}{\partial y}+w\dfrac{\partial u}{\partial z}\\\\
N_{2}(u,v,w)=u\dfrac{\partial v}{\partial x}+v\dfrac{\partial v}{\partial y}+w\dfrac{\partial v}{\partial z}\\\\
N_{3}(u,v,w)=u\dfrac{\partial w}{\partial x}+v\dfrac{\partial w}{\partial y}+w\dfrac{\partial w}{\partial z}
\end{array}
\right.
\end{eqnarray*}
$f_{1}=-\dfrac{1}{\rho}\dfrac{\partial p}{\partial x}$; $f_{2}=-\dfrac{1}{\rho}\dfrac{\partial p}{\partial y}$;$f_{3}=-\dfrac{1}{\rho}\dfrac{\partial p}{\partial z}$ où $p$ est supposé connu, l'équation (\ref{n2}) devient:
\begin{equation}
\left\{
\begin{array}{rll}
Lu+N_{1}(u,v,w)=Ru+f_{1}~~\\\\
Lv+N_{2}(u,v,w)=Rv+f_{2}~~\\\\
Lw+N_{3}(u,v,w)=Rw+f_{3}
\end{array}
\right.
\label{n3}
\end{equation}
En appliquant $L_{t}^{-1}(.)=\displaystyle \int_{0}^{t}(.)ds$ à (\ref{n3}) on a:
\begin{equation}
\left\{
\begin{array}{rll}
u(x,y,z,t)=u(x,y,z,0)-\displaystyle \int_{0}^{t}N_{1}(u,v,w)ds+\displaystyle \int_{0}^{t}Ru(x,y,z,s)ds+\displaystyle \int_{0}^{t}f_{1}ds\\\\
v(x,y,z,t)=v(x,y,z,0)-\displaystyle \int_{0}^{t}N_{2}(u,v,w)ds+\displaystyle \int_{0}^{t}Rv(x,y,z,s)ds+\displaystyle \int_{0}^{t}f_{2}ds\\\\
w(x,y,z,t)=w(x,y,z,0)-\displaystyle \int_{0}^{t}N_{3}(u,v,w)ds+\displaystyle \int_{0}^{t}Rw(x,y,z,s)ds+\displaystyle \int_{0}^{t}f_{3}ds
\end{array}
\right.
\label{n4}
\end{equation}
Posons:
\begin{equation}
\left\{
\begin{array}{rll}
u_{0}=u(x,y,z,0)+\displaystyle \int_{0}^{t}f_{1}ds\\\\
v_{0}=v(x,y,z,0)+\displaystyle \int_{0}^{t}f_{2}ds\\\\
w_{0}=w(x,y,z,0)+\displaystyle \int_{0}^{t}f_{3}ds
\end{array}
\right.
\end{equation}
Le système (\ref{n4}) devient:
\begin{equation}
\left\{
\begin{array}{rll}
u(x,y,z,t)=u_{0}-\displaystyle \int_{0}^{t}N_{1}(u,v,w)ds+\displaystyle \int_{0}^{t}Ru(x,y,z,s)ds~~\\\\
v(x,y,z,t)=v_{0}-\displaystyle \int_{0}^{t}N_{2}(u,v,w)ds+\displaystyle \int_{0}^{t}Rv(x,y,z,s)ds~~\\\\
w(x,y,z,t)=w_{0}-\displaystyle \int_{0}^{t}N_{3}(u,v,w)ds+\displaystyle \int_{0}^{t}Rw(x,y,z,s)ds
\end{array}
\right.
\label{n5}
\end{equation}
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