Введение
Воображаемый объем, через который моделируется и анализируется поток вещества. В механике континуума и термодинамике контрольный объем (CV) – это математическая абстракция, используемая при создании математических моделей физических процессов. В инерциальной системе отсчета он представляет собой фиктивную область заданного объема, неподвижную в пространстве или движущуюся с постоянной скоростью потока, через которую протекает континуум (непрерывная среда, такая как газ, жидкость или твердое тело). Замкнутая поверхность, ограничивающая эту область, называется контрольной поверхностью. В установившемся режиме контрольный объем можно рассматривать как произвольный объем, в котором масса континуума остается постоянной. По мере движения континуума через контрольный объем, масса, входящая в него, равна массе, выходящей из него. В установившемся режиме и при отсутствии совершения работы и теплообмена, энергия внутри контрольного объема остается постоянной. Это аналогично понятию свободной диаграммы тела в классической механике.
In continuum mechanics and thermodynamics, a control volume (CV) is a mathematical abstraction employed in the process of creating mathematical models of physical processes. In an inertial frame of reference, it is a fictitious region of a given volume fixed in space or moving with constant flow velocity through which the continuuum (a continuous medium such as gas, liquid or solid) flows. The closed surface enclosing the region is referred to as the control surface. At steady state, a control volume can be thought of as an arbitrary volume in which the mass of the continuum remains constant. As a continuum moves through the control volume, the mass entering the control volume is equal to the mass leaving the control volume. At steady state, and in the absence of work and heat transfer, the energy within the control volume remains constant. It is analogous to the classical mechanics concept of the free body diagram.
Обзор
Обычно, чтобы понять, как данный физический закон применим к рассматриваемой системе, сначала рассматривают его применение к небольшому, контрольному объему, или "репрезентативному объему". В конкретном контрольном объеме нет ничего особенного – он просто представляет собой небольшую часть системы, к которой физические законы можно легко применить. Это приводит к так называемой объемной, или объемной, формулировке математической модели. Затем можно утверждать, что поскольку физические законы проявляют себя определенным образом в конкретном контрольном объеме, они проявляют себя одинаково во всех таких объемах, поскольку этот конкретный объем ничем не выделялся. Таким образом, можно разработать соответствующую точечную формулировку математической модели, способную описывать физическое поведение всей (и, возможно, более сложной) системы. В механике континуума уравнения сохранения (например, уравнения Навье-Стокса) представлены в интегральной форме, и, следовательно, применяются к объемам. Поиск форм уравнений, не зависящих от выбора контрольного объема, позволяет упростить интегралы. Контрольные объемы могут быть неподвижными или двигаться с произвольной скоростью.