在本文中,我们引入了具有梯度流结构的连续性方程的半隐式或隐式有限差分格式。这类方程的例子包括线性 Fokker-Planck 方程和 Keller-Segel 方程。这两个提出的格式在时间上是一阶精度的,明确可解,在空间上是二阶和四阶精度的,它们是通过经典连续有限元法的有限差分实现获得的。全离散格式被证明是正性保存和能量耗散的:二阶格式可以无条件地实现这一点,而四阶格式只需要一个温和的时间步长和网格尺寸约束。特别地,四阶格式是第一个可以同时实现正性和能量衰减性质的高阶空间离散化,适用于长时间模拟并获得精确的稳态解。
摘要:在粒子理论计算、数值模型和积云参数化中,通常假设湿静能 (MSE) 绝热守恒。然而,由于假设了流体静力平衡,MSE 的绝热守恒只是近似的。这里评估了两个替代变量:MSE 2 IB 和 MSE 1 KE,其中 IB 是浮力 (B) 的路径积分,KE 是动能。这两个变量都放宽了流体静力假设,并且比 MSE 更精确地守恒。本文量化了在无序和有序深对流的大涡模拟 (LES) 中假设上述变量守恒而导致的误差。结果表明,MSE 2 IB 和 MSE 1 KE 都比单独的 MSE 更好地预测沿轨迹的量。 MSE 2 IB 在孤立深对流中守恒较好,而 MSE 2 IB 和 MSE 1 KE 在飑线模拟中表现相当。这些结果可以通过飑线和孤立对流的压力扰动行为之间的差异来解释。当假设 MSE 2 IB 绝热守恒时,上升气流 B 诊断中的误差普遍最小化,但只有当考虑热容量的湿度依赖性和潜热的温度依赖性时才会如此。当使用不太准确的潜热和热容量公式时,由于补偿误差,MSE 2 IB 产生的 B 预测比 MSE 更差。我们的结果表明,各种应用都将受益于使用 MSE 2 IB 或 MSE 1 KE 代替具有适当公式化的热容量和潜热的 MSE。
旋转。如果是,求出圆最高点的速度。如果不是,求出它刚静止时圆心上方的高度。(a)半径 m,珠子最初处于最低位置,初速度 m/s(b)半径 m,珠子最初与中心水平,初速度 m/s 向下
力方向上的距离。示例:两匹马拉着一辆临时雪橇上的一名男子。男子和雪橇的总质量为 204 公斤,雪橇和地面之间的摩擦力为 700 N。当马拉雪橇时,三条链条中的每一条都具有 396 N 的张力,并且相对于水平方向成 30.0° 的角度,它们将男子拉动了 20.2 米的距离。确定 A) 其中一条链条对雪橇所做的功,B) 其中一条链条对马所做的功,以及 C) 摩擦对雪橇所做的功。
守恒定律是利用两个基本原理推导出来的——守恒定律和本构关系。守恒定律基于质量守恒定律(质量守恒定律)和动量守恒定律(动量变化率等于施加力的总和)。然而,当这些定律应用于流动系统时,就会出现问题,因为流体以平均流传输,因此必须在与流体一起移动的参考系中应用守恒定律。因此,守恒定律中使用的时间导数必须更仔细地定义。因此,在继续推导守恒定律之前,我们将首先考虑“实质导数”的概念。我们将使用位置相关浓度场作为示例来说明实质导数。
直到 1924 年,原子过程中能量守恒定律的严格有效性才受到严重质疑。当时,为了解决当时存在的光的波动性和粒子性之间的严重冲突,玻尔、克拉默斯和斯莱特提出了一个否定该定律的理论。该理论(我们将其称为 BKS 理论)假定,原子系统在激发态下会持续发射辐射场,而不是仅在系统跃迁到较低能量状态时才发射。如果辐射频率合适,落在第二个原子上的辐射场会使其有可能跃迁到更高能量状态。该理论认为第二个原子跃迁到更高能量状态和第一个原子跃迁到较低能量状态之间不存在巧合,但除了这个巧合问题之外,它得出的结果与其他辐射理论的结果一致。因此,新理论不保证单个原子过程的能量守恒,但当大量原子过程发生时,它保证了统计守恒。新理论提出后不久,Bothe 和 Geiger 以及 Compton 和 Simons 就用实验检验了其关于电子散射辐射的预测。两种情况下的结果都不利于新理论,并支持能量守恒。此后不久,海森堡和薛定谔发现了新的量子力学,并发展了这种理论,以便在不背离能量守恒的情况下摆脱波与粒子冲突的困境。因此,人们发现 BKS 理论与实验不一致,不再需要理论考虑,因此被抛弃了。R. Shankland 最近的一些实验工作改变了这种情况。Shankland 的实验以十年技术发展带来的更高精确度进行,他的结果与早期实验者的结果不一致。相反,他们不同意能量守恒定律,并要求他们的解释符合 BKS 理论。因此,物理学现在面临着必须做出重大改变的前景。
