Up 実質微分 作成: 2023-01-13
更新: 2023-01-13


    1次元流れの実質微分は,
      \[ \frac{ D }{ D t } = \frac{ \partial }{ \partial t } + \frac{ dx }{ dt }\ \frac{ \partial }{ \partial x } \]


    つぎのようにおく:
      \[ \frac{ dx }{ dt } = u( x, t ) \\ \]

    このとき,
      \[ \frac{ D u }{ D t } = \frac{ \partial u }{ \partial t } + u\ \frac{ \partial u }{ \partial x } \]
    これをつぎのように読む:
        流体の加速度 =,局所加速度 + 対流加速度


    密度 \( \rho( x, t ) \) に対し
      \[ \frac{ D \rho }{ D t } = \frac{ \partial \rho }{ \partial t } + u\ \frac{ \partial \rho }{ \partial x } \]


    実質微分の式の導出
    \[ f( x + \Delta x,\ t + \Delta t ) - f( x,\ t ) \\ \ \\ = (\ f( x + \Delta x,\ t + \Delta t ) - f( x + \Delta x,\ t ) ) \\ + (\ f( x + \Delta x,\ t ) - f( x,\ t ) ) \\ \] よって, \[ \frac{ f( x + \Delta x,\ t + \Delta t ) - f( x,\ t ) }{ \Delta t } \\ \ \\ = \frac{ \ f( x + \Delta x,\ t + \Delta t ) - f( x + \Delta x,\ t ) ) }{ \Delta t }\\ \quad + \frac{ \Delta x }{ \Delta t }\ \ \frac{ f( x + \Delta x,\ t ) - f( x,\ t ) }{ \Delta x } \]
    \( \Delta t \rightarrow 0 \) で \( \Delta x \rightarrow 0 \) だとすると, \[ \frac{ D f }{ D t } = \frac{ \partial f }{ \partial t } + u\ \frac{ \partial f }{ \partial x } \]