欧拉方程,即运动微分方程,属于无黏性流体动力学中最重要的
基本方程,是指对无黏性流体微团应用
牛顿第二定律得到的运动微分方程。欧拉方程应用十分广泛。1755年,瑞士数学家L.
欧拉在《流体运动的一般原理》一书中首先提出这个方程。
例如:(x2D2-xD+1)y=0,(x2D2-2xD+2)y=2x3-x等都是欧拉方程。化学中
足球烯即C-60和此方程有关。
欧拉方程是泛函
极值条件的微分表达式,求解泛函的欧拉方程,即可得到使泛函取极值的驻函数,将变分问题转化为微分问题。
设函数F(x,y,y') 是三个变量的
连续函数,且点(x,y)位于有界闭区域B内,则对形如的变分,若其满足以下条件:
在物理学上,欧拉方程统治
刚体的转动,可以选取相对于
惯量的主轴坐标为体
坐标轴系,这使得计算得以简化,因为我们如今可以将
角动量的变化分成分别描述的大小变化和方向变化的部分,并进一步将惯量
对角化。
在流体动力学中,欧拉方程是一组支配无黏性流体运动的方程,以
莱昂哈德·欧拉命名。方程组各方程分别代表
质量守恒(连续性)、动量守恒及
能量守恒,对应零黏性及无
热传导项的
纳维-斯托克斯方程。
历史上,只有连续性及动量方程是由欧拉所推导的。然而,
流体动力学的文献常把全组方程——包括能量方程——称为“欧拉方程”。跟纳维-斯托克斯方程一样,欧拉方程一般有两种写法:“守恒形式”及“非守恒形式”。守恒形式强调物理解释,即方程是通过一空间中某固定体积的守恒定律;而非守恒形式则强调该体积跟流体运动时的变化状态。
欧拉方程可被用于
可压缩性流体,同时也可被用于非压缩性流体——这时应使用适当的
状态方程,或假设
流速的
散度为零。本条目假设经典力学适用;当可压缩流的速度接近光速时,详见相对论性欧拉方程。