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Ecuación de Transporte de Boltzmann

Descripción

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$R$
R
Constante de los gases
J/K mol
$\rho$
rho
Densidad en el espacio
kg/m^3
$f$
f
Función distribución de la teoría de transporte
-
$m$
m
Masa de la partícula
kg
$T(\vec{x},t)$
T
Temperatura en el espacio
K
$\sigma_{ij}(\vec{x},t)$
sigma_ij
Tensión en el espacio
Pa
$\vec{v}$
&v
Velocidad de las partículas (vector)
m/s
$\vec{u}$
&u
Velocidad media (vector)
m/s

Cálculos


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Ecuaciones


Ejemplos

Si los par metros se calculan con\\n\\n

$\chi = m c(\vec{x},t)$



y se promedia sobre la velocidad mediante

$ \chi_k(\vec{x},t) =\displaystyle\frac{1}{c(\vec{x},t)}\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t) \chi_k(\vec{x},\vec{v},t)$



se obtiene mediante la masa la estimaci n de la densidad mediante:

$\rho(\vec{x},t) = m\displaystyle\int f(\vec{x},\vec{v},t)d\vec{v}$

(ID 8458)

La funci n de Boltzmann describe el transporte de un sistema de part culas descrito por la funci n de distribuci n de velocidades:

$\displaystyle\frac{\partial f}{\partial t}+v_i\displaystyle\frac{\partial f}{\partial x_i}=C(f)$

donde el termino C describe la interacci n (colisiones) entre estas.

(ID 8462)

Con el teorema de equipartici n en que\\n\\n

$\displaystyle\frac{1}{2}m\vec{v}\cdot\vec{v}=\displaystyle\frac{3}{2}k_B T$

\\n\\ncon el par metro se calculan con\\n\\n

$\chi = T = \displaystyle\frac{m\vec{v}\cdot\vec{v}}{3k_B}=\displaystyle\frac{\vec{v}\cdot\vec{v}}{3R}\displaystyle\frac{c(\vec{x},t)}{\rho(\vec{x},t)}$



y se promedia promediando sobre la velocidad mediante

$ \chi_k(\vec{x},t) =\displaystyle\frac{1}{c(\vec{x},t)}\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t) \chi_k(\vec{x},\vec{v},t)$



y se considera el teorema de equipartici n, la temperatura se podr estimar integrando la energ a cin tica ponderada por la distribuci n de velocidad dividida por la constante de los gases:

$T(\vec{x},t) = \displaystyle\frac{m}{3R\rho}\displaystyle\int (\vec{v}\cdot\vec{v})f(\vec{x},\vec{v},t)d\vec{v}$

(ID 8460)

Si los par metros se calculan con\\n\\n

$\chi = m c(\vec{x},t)(v_i-u_i)(v_j-u_j)$



y se promedia sobre la velocidad mediante

$ \chi_k(\vec{x},t) =\displaystyle\frac{1}{c(\vec{x},t)}\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t) \chi_k(\vec{x},\vec{v},t)$



el tensor del flujo se calcula integrando la funci n distribuci n de velocidad sobre todas las velocidades ponderando sobre las diferencias de velocidades:

$\sigma_{ij} = m\displaystyle\int (v_i-u_i)(v_j-u_j)f(\vec{x},\vec{v},t)d\vec{v}$

(ID 8461)

Si los par metros se calculan con\\n\\n

$\chi_k = v_k$



promediando sobre la velocidad mediante

$ \chi_k(\vec{x},t) =\displaystyle\frac{1}{c(\vec{x},t)}\displaystyle\int d\vec{v} f(\vec{x},\vec{v},t) \chi_k(\vec{x},\vec{v},t)$

\\n\\ny con\\n\\n

$c(\vec{x},t)=\displaystyle\frac{1}{m}\rho(\vec{x},t)$



la velocidad del flujo se calcula integrando la funci n distribuci n de velocidad sobre todas las velocidades ponderando sobre las velocidades:

$\vec{u}(\vec{x},t) = \displaystyle\frac{m}{\rho}\int \vec{v}f(\vec{x},\vec{v},t)d\vec{v}$

(ID 8459)


ID:(1134, 0)