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대학원 공부노트

Hasegawa(1969) 1번 식 해설 4편(완) 본문

대학원 공부/Hasegawa

Hasegawa(1969) 1번 식 해설 4편(완)

lightbulb_4999 2022. 7. 31. 22:00

Pixabay

 

ρt2ui=jj(λδijkεkk+μ(iuj+jui))

 

식이 복잡하므로 식을 전개한 뒤 우변을 둘로 나눠 정리하도록 한다.

이때 λ, μ는 상수이므로 앞으로 자유롭게 이동할 수 있다.

λjjδijkεkk+μjj(iuj+jui)

 

식이 여전히 복잡하므로 조금 더 전개한 뒤 3개로 나눠 살펴보도록 한다.

λjjδijkεkk+μjjiuj+μjjjui

 

이 정도 하면 어느 정도 식이 눈에 들어오게 된다.

First, let's apply kronecker delta in our equation.

δij={1  (i=j)0  (ij)

 

So we can simplify the equation like below.

λjjkεkk+μjjiuj+μjjjui

 

At this point, let's bring the concepts gradient and divergence.

 

#1 Gradient

: Scalar function to Vector function

gradu=f=fxi+fyj+fzk

=xi+yj+zk

=kk

=kkf

 

#2 Divergence

: Vector function to Scalar funtion

divF=F=(x,y,z)(Fx,Fy,Fz)=Fxx+Fyy+Fzz

=ux+vy+wz=kkuk

 

Before applying gradient and divergence with Einstein notation, bring the equation we used before.

εij=12(iuj+jui)

 

if we assume i=j=k, we can write it like below.

εkk=12(kuk+kuk)=kuk

kεkk=kkuk=u

 

λjjkεkk+μjjiuj+μjjjui

λjj(u)+μjjiuj+μjjjui

λ(u)+μjjiuj+μjjjui

 

Now let's arrange the second term,

(다만, 이게 맞는 풀이인지 여전히 의문입니다.)

μjjiuj=μjijuj

juj=ux+vy+wz=u

=μ(u)

 

Then we can arrange the eqaution

λ(u)+μ(u)+μjjjui

 

Then the third term can be...

(세 번째 항도 이렇게 전개하는 것이 옳은건지 의문입니다.)

jjj=2x2+2y2+2z2

=μjjjui=μ2u

 

λ(u)+μ(u)+μ2u

 

And let's apply vector calculus

2F=(F)×(×F)

 

λ(u)+μ(u)+μ2u

=λ(u)+μ(u)+μ[(u)×(×u)]

=(λ+2μ)(u)μ×(×u)

 

ρt2ui=(λ+2μ)(u)μ×(×u)

 

We can also write this equation into this way

(λ+2μ)graddivuμrot(rotu)=ρ2u/t2

 

글을 작성하면서 suffix notation, kronecker delta and Levi-Civita tensor에 대한 학습이 추가로 이뤄져야함을 느낌.

 

Reference

Wikipedia, S wave

Wikipedia, Einstein notation

A Primer on Index Notation, John Crimaldi. August 28, 2006

네이버 블로그, 공부가 싫은 사람 「Gradient, Divergence and Curl in Suffix Notation」

 

 

 

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