设Γ为空间的一条分段润滑的有向曲线,∑是认为鸿沟的分片润滑的有向曲面,Γ的正向与∑的侧契合右手规律。函数P, Q, R 在曲面∑(连同鸿沟Γ)上具有接连的一阶偏导数,则
散度定理阐明向量场穿过曲面的通量,等于曲面所围体积内部遍地散度的积分。直观地,
散度定理能够推行到恣意维数。在一维,它等价于微积分根本定理;在二维,它等价于格林公式。
令符号δ表明流体中一团物质所占的体积,且δ跟从该物质团活动,随时改动形状以一直围住该团物质,则称δ为操控体积(control volumn)。
现令δ是流速场中一团十分小的操控体积,小到δ范围内流速场可视为均匀。依据散度定理,在Dt时刻后δ的改变量Dδ取决于流速场的散度,
假定操控体积(V)是由关闭曲面S围成。现令V固定不动,流体从中流过。dt时刻内,从面积微元dS上流出的质量等于ρVdS,在曲面S上积分可得经过S丢失的总质量
安稳的流体(steady state flow)不随时刻改变,以上方程简化为
又称material derivative,用于描绘一个流体的某一粒子团随时刻改变的斜率
注:以(u∂t,v∂t,w∂t)构成的小立方体作为体积微元,微元随流体活动。调查微元内粒子团的时变斜率。(∂f/∂x,∂f/∂y,∂f/∂z)表明函数f在三个方向上的斜率,别离乘以(u∂t,v∂t,w∂t)便是∂t时刻后f在三个方向上的改变量,再除以∂t便是f随时刻改变的斜率。
势场∅与流速场等价,类似于电势与电场的联系。在许多场合下运用势场可极大简化运算。
关于稳态(steady)、非粘滞(inviscid)流,流体所受合力f=0,且∂/∂t=0,动量方程简化为
关于由关闭曲线S围成的操控体积δ内的粒子团,令ρ为密度,e为单位质量具有的内能。