工程學有哪些著名的定理?體現了哪些思想方法?

時間 2021-12-25 14:22:27

1樓:

如果樓主指的是工學領域的話,那麼基本上每個專業方向都有它最為基礎和最為著名的定理和理論。但就工學發展中最重要的定理肯定是能量守恆和質量守恆這兩個定律,再加上各自專業上的某個定理,從而形成了乙個學科的基礎。

例如我的專業上的流體力學,利用質量守恆定律對運動流體的分析,形成的表示式就是連續方程,而根據能量守恆定律推導出流體的能量方程,再加上流體的運動方程即N-S方程,運用這些方程加上具體問題的邊界條件就可以解答出大部分流場的數值解,和一些簡單流場的解析解,當然這其中還有更多深入的數學描述和具體的問題分析。

2樓:不得

我所在專業接觸的很多東西都是經驗公式。。

不過在流體力學的學習過程中,學到了相似原理相似原理量綱分析這個東西。這是乙個教你創造公式的東西!

直接摘抄兩個相似的流動現象都屬於同一類物理現象,它們都應為同一的數學物理方程所描述。流動現象的幾何條件(流場的邊界形狀和尺寸)、物性條件(流體密度、粘性等)、邊界條件(流場邊界上物理量的分布,如速度分布、壓強分布等),對非定常流動還有初始條件(選定研究的初始時刻流場中各點的物理量分布)都必定是相似的。這些條件又統稱為單值條件。

如前所述,兩個流動現象力學相似,則在空間對應點和對應的瞬時諸物理量各自互成一定的比例,而這些物理量又必須滿足同一的微分方程組,因此各量的比例係數,即相似倍數,不能是任意的,而是彼此制約的。

綜上可得到結論:彼此相似的物理現象必須服從同樣的客觀規律,若該規律能用方程表示,則物理方程式必須完全相同,而且對應的相似準則必定數值相等。這就是相似第一定理。

值得指出,乙個物理現象中在不同的時刻和不同的空間位置相似準則具有不同的數值,而彼此相似的物理現象在對應時間和對應點則有數值相等的相似準則,因此,相似準則不是常數。

相似第二定理

要使試驗模型同它所模擬的研究物件相似,試驗的結果才能應用到研究物件上去。判斷兩個現象是否相似,往往不能用物理量在對應時間和空間的分布是否保持同一比值來判定。例如,風洞中模型飛機流場與實際飛行著的飛機流場相似問題,往往只知道飛機遠前方的來流速度,飛機附近的流場分布卻不知道,因此不能根據相似定義來判斷二者是否相似。

兩個物理現象相似,必定是同一類物理現象。因此,描述物理現象的微分方程組必定相同,這是現象相似的第乙個必要條件

單值條件相似是物理現象相似的第二個必要條件。因為服從同一微分方程組的同類現象有許多,單值條件可以將研究物件從無數多現象中單一地區分出來,數學上則是使微分方程組有唯一解的定解條件。

單值條件中的物理量所組成的相似準則相等是現象相似的第三個必要條件

反過來說,屬於同一類物理現象且單值條件相似時,兩個現象才有時間和空間的對應關係以及與時間和空間聯絡的相同物理量,如果對應的相似準則相等,又保持了在對應的時間和空間點上物理量保持相同的比值,也就保證了兩個物理現象的相似。

綜上所述,相似條件可表述為:凡同一類物理現象,當單值條件相似且由單值條件中的物理量組成的相似準則對應相等時,則這些現象必定相似。這就是相似第二定理,它是判斷兩個物理現象是否相似的充分必要條件。

景思睿 《流體力學》 西安工業大學

3樓:

自問自答一下

資訊工程:

Shannon - Nyquist取樣定理:取樣頻率一定要在原訊號最高頻譜的二倍以上,否則重建就一定失真。

體現了一種哲學思想:要了解清楚一件事情,自己的「速度」必須是事情的兩倍。

最大熵原理:對現實狀態描述最準確的概率分布是所有滿足已知條件的最大熵分布。

體現的是「知之為知之,不知為不知」的思想——對於已知的條件要滿足,對於不知道的方面,要保證各個可能情況的概率都均等,不能假設其中某個可能性概率特別大或者特別小。

控制工程:

Nyquist穩定性:對於開環不穩定的系統,開環頻率響應圖從0 到無窮大變化時的軌跡逆時針包圍-1+j0點的圈數,應當等於開環不穩定極點的個數減去不穩定零點的個數,這樣的閉環系統才是穩定的。

哲學思想:如果系統不穩定的話,要麼自身帶有不穩定零點對消,要麼就要得多繞幾個圈子才行……

Bode靈敏度積分定理:對相對自由度大於一的穩定系統,其靈敏度函式頻率響應對數的積分恆等於零。

這告訴我們,如果我們降低系統在某些頻段對與擾動的靈敏度,那麼必然就會增加另一些頻段的靈敏度,不可能在保證其它頻段靈敏度不變高的情況下降低某個頻段的靈敏度,即俗話說的「乙個蘿蔔沒法兩頭切」

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