C.4
A Função de corrente
English version
Como
discutimos no Capítulo 11, para fluxos bidimensionais de fluido,
podemos introduzir uma função de corrente Ψ(x,z, t),
que contém toda a informação sobre o fluxo do fluido. Os componentes
reais da velocidade do fluido são obtidos tomando derivadas parciais
da função de corrente:
(Colocamos o sinal de
menos em cada um dos componentes de velocidade. A escolha do sinal
feita aqui nos dá os sinais convencionais nas equações do modelo
de Lorenz.) Agora usamos a função de corrente na equação de difusão
térmica:
na qual expandimos
o termo grad explicitamente em termos de
componentes. (Leitores matematicamente experientes podem reconhecer
os dois termos centrais no lado direito da equação original como
o determinante Jacobiano das funções Ψ e τ em relação
às variáveis x e z). As equações de fluxo de fluido
também podem ser escritas em termos da função de corrente. Desafortunadamente,
as equações se tornam algebricamente confusas antes de aparecer
alguma ordem. A equação vz se torna
A equação vx
se torna
Se agora tomamos
o ∂/∂x da Eq. (C.4-3) e subtraímos dele o ∂/∂z
da Eq. (C.4-4), surgem os termos de pressão, e temos
A Eq. (C.4-2) e a Eq.
(C.4-5), de aparência particularmente formidável, contém toda a
informação sobre o fluxo do fluido.
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