流体力学公式识别:N-S方程里的物质导数与粗体校对
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流体力学公式识别要重点校对三样东西:物质导数的大写 D/Dt 有没有被认成小写 d/dt,速度场 u 的粗体有没有丢,梯度算子 ∇ 和它后面的点乘、拉普拉斯 ∇² 是不是完整。这三处出错,预览里依旧是一条像模像样的方程,意思却从「随流体微团的变化」「矢量场」变成了普通导数和标量。不可压缩 N-S 方程和连续性方程是最常见的两条,下文以它们为例。
适用场景与准备
流体力学、空气动力学、传热课的讲义和教材里,方程大多是矢量形式,粗体、算子和偏导符号挤在一行。整理笔记、写课程报告、把教材例题录进作业,都要把这些方程变成可编辑的公式。
截图时有两个要求。一是放大到粗体和细体能分出来再截:粗体 u 和普通 u 在小字号下只差笔画粗细,糊了识别就分不出。二是只框一条方程,章节编号和右侧的方程号留在框外。图片识别支持 PNG、JPG、BMP、WEBP、GIF,单张不超过 20MB(上传前会压到 10MB 以内),一次一张,格式与大小以上传区下方提示为准,需要登录并开通本站会员。
先看物质导数的定义,它是后面 N-S 方程左边那一组的来源:
\frac{D}{Dt}=\frac{\partial}{\partial t}+\mathbf{u}\cdot\nabla
操作步骤:识别后切到源码
- 公式编辑页点「识别」→「图片识别」,在弹窗里粘贴截图,识别直接开始;点选或拖入的图片要再点「开始识别」。
- 识别后先出结果卡片,点「插入」公式才插到编辑区光标处,再把公式工具栏右端的「LaTeX / 可视化」开关切到「LaTeX」看源码。
- 按下面三项逐个对照原图,改完点「可视化」切回再导出。
不可压缩流体的 N-S 方程,校对后应当是这样:
\rho\left(\frac{\partial\mathbf{u}}{\partial t}+(\mathbf{u}\cdot\nabla)\mathbf{u}\right)=-\nabla p+\mu\nabla^2\mathbf{u}+\mathbf{f}


校对三处:D/Dt、粗体、算子
一、大写 D 与偏导 ∂。 物质导数是大写 D,源码 \frac{D}{Dt};局部变化率是偏导,源码 \partial。容易出的错是把 D 认成小写 d,或把 ∂ 认成 d、δ。一条方程里 D、d、∂ 三种可能同时出现,逐个数清楚。
二、矢量的粗体。 速度 u 和体积力 f 是矢量,压强 p、密度 ρ、黏度 μ 是标量。源码里矢量应当是 \mathbf{u}、\mathbf{f},排出来是直立的粗体。识别结果丢了粗体,u 就成了标量,读的人会以为这是一维方程。有的教材把矢量印成粗斜体,对应的命令是 \boldsymbol{u},本站编辑器里能输入,预览显示为粗斜体;同一份材料里只用一种写法。
三、∇ 的三种用法。 ∇p 是梯度,u·∇ 是对流算子,∇²u 是拉普拉斯。点乘要写 \cdot,被识别成字母 x 或直接丢掉,(u·∇)u 就变了意思;∇² 的上标 2 丢了,黏性项就只剩一个梯度。
按下表五处逐项核,下面的对照图左边是这几类错叠在一起时识别结果可能的样子(示意),右边是改好的写法。


做完之后怎么核对
再配一条连续性方程一起校对,不可压缩时它是 ∇·u = 0。拿一个简单的平面流动代进去,速度 u = (u, v) = (x, −y):∂u/∂x + ∂v/∂y = 1 − 1 = 0,满足连续性;它的对流加速度 (u·∇)u = (x, y)。算完再对照预览看 u 是否粗体、u 与 ∇ 之间是否有点。
原图糊、粗细分不清的,先看低清扫描公式识别;识别前想确认账号状态,看公式识别登录限制。
写课程报告时,方程组通常还有能量方程;它同样带 D/Dt 和 ∇²,识别后照这三项再过一遍,比一条条对着原图找错快得多。
延伸阅读
常见问题
- D/Dt和d/dt识别会混吗?
- 可能会。大写 D 与小写 d 在小字号截图里容易糊成相近的形状,识别结果可能把物质导数写成普通导数。校对时切到源码看分子是不是大写 D、分母是不是 Dt;再看上下文,式子里跟着速度点乘梯度那一项的,就是物质导数,应当用大写。