Kāda ir atšķirība starp nestabilu vai nestabilu šķidruma plūsmu un turbulentu šķidruma plūsmu?


Atbilde 1:

Lielisks jautājums. Zemāk sniegtais apraksts ir atzīts vienkāršots ārkārtīgi sarežģīta un sarežģīta priekšmeta skaidrojums; un tas, kas ir diezgan izdevīgi studēt dziļāk.

Runājot par plūsmu veidiem, dinamiskie dinamisti parasti atsaucas uz plūsmas režīmiem. Var domāt par plūsmas režīmu kā par vispārēju plūsmas veidu, kurā ir dalīti vispārējie atribūti un matemātiskie apraksti visos specifiskajos iemiesojumos. Divi visizplatītākie plūsmas režīmi ir laminārā plūsma un turbulentā plūsma. Vispārīgi runājot, laminārās plūsmas šķiet vienmērīgas un vienmērīgas, turpretī turbulentās plūsmas ir nepastāvīgas, virpuļojošas un neperiodiskas.

Dažus no pirmajiem zinātniskajiem pētījumiem par atšķirībām starp šiem divu veidu plūsmām un to cēloņiem 1800. gadu beigās vadīja Osborns Reinoldss, kura kulminācija bija viņa raksts par tēmu "Par nesaspiežamu viskozu šķidrumu un kritērija noteikšana ".

No saviem pētījumiem un iepriekšējiem Džordža Stoksa pētījumiem nāca klajā bezizmēra skaitļa definīcija, kas ir ļoti veiksmīgi korelēta ar to, vai plūsma ir lamināra vai turbulenta. Reinoldsa skaitlis izsaka inerces pretestības un viskozās pretestības attiecību plūstošam šķidrumam .

Veicot šos pētījumus un citus sekojošos, kļuva skaidrs, ka plūsmām, kuras daļēji nosaka zema Reinoldsa #, bija lamināra plūsma, savukārt plūsmām, kuras definēja augsta Reinoldsa # #, bija vērojama turbulenta uzvedība. Šīs atkarības piemērs ir redzams zemāk redzamajā attēlā par plūsmu gar divdimensiju cilindru.

caur Phyiscs.info

Pirms mēs nonākam pie tā, kas notiek tajā pelēkajā zonā starp laminārām un turbulentām plūsmām, ko parasti sauc par laminārās-turbulentās pārejas, mums oficiāli jādefinē "nestabila plūsma". Nepastāvīga plūsma ir jebkura plūsma, kurai ir atkarība no laika. Matemātiski runājot, nepastāvīgas plūsmas ir tādas, kurās ātruma lauka daļējs atvasinājums attiecībā pret laiku Navjē-Stoksa vienādojumos, kas parādīts zemāk, nav vienāds ar nulli:

Laminārās plūsmās šis atvasinājums ir vienāds ar nulli un plūsma ir vienmērīga.

Jebkuram konkrētam plūsmas piemēram pāreja no lamināras uz turbulentu plūsmu var notikt plašā Reinoldsa skaitļu diapazonā, taču ērtībai mēs pieturēsimies pie divdimensiju cilindra piemēra. Reynolds # laikā no 100 līdz 1000 mēs sākam redzēt izmaiņas plūsmas uzvedībā. Pirmkārt, plūsma atdalās no cilindra, izveidojot recirkulējošus virpuļus cilindra pakārtotajā pusē. Tā kā Reinoldsa # skaits turpina pieaugt, šie virpuļi atdalās un veido periodiskus plūsmas apstākļus, kas pazīstami kā fon Karmana virpuļa iela, vizualizēti zemāk.

Via Cesareo de La Rosa Siqueira

Kā redz lasītājs, šī plūsma ir acīmredzami nestabila, jo tā ir periodiska laikā, tomēr tā nav arī vētraina. Šāda periodiska plūsma ir viens posms, ko bieži novēro pārejā no lamināras plūsmas uz turbulentu plūsmu, kas ir ārkārtīgi sarežģīts process, kurš šobrīd nav pilnībā izprotams. Acīmredzams ir tas, ka pārejas plūsmām ir raksturīgas pakāpes, kā aprakstīts šeit, un tās, visticamāk, ir Navjē-Stoksa vienādojumu nestabilitātes un viņu uzvedības kā haotiskas, nelineāras, dinamiskas sistēmas rezultāts. Ir zināms, ka pat vienkāršām dinamiskām sistēmām notiek pāreja no vienmērīgas uz nestabilu uzvedību, kas ļoti atgādina reālu šķidruma plūsmas pārejas uzvedību, un Deivida Ruēla un Florisa Takensa darbs ir visslavenākais mēģinājums šādā haotiskā ceļa matemātiskā aprakstā turbulence.


Atbilde 2:

Apsveriet piemēru: plūsma apļveida caurulē. Pārraudzīsim ātruma (u) x-komponentu punktā P (teiksim)

Nepastāvīga plūsma (kā norāda pats nosaukums) ir plūsma, kuras īpašības mainās pēc laika. Un vienmērīga plūsma ir tāda plūsma, kuras īpašības nemainās laika gaitā.

laminārā plūsma var būt vienmērīga (A attēls) vai nestabila (B attēls)

Stingri sakot, turbulenta plūsma vienmēr ir nestabila (C attēls), jo inerciālu traucējošu spēku dēļ tajā notiek nejauši neregulāras straujas šķidruma plūsmas īpašību izmaiņas laika gaitā.

Bet turbulentās plūsmas tomēr var uzskatīt par statistiski vienmērīgu turbulentu plūsmu (tikai statistiskā nozīmē, ka vidējās plūsmas pazīmes laika gaitā neatšķiras) un statistiski nepastāvīgu turbulentu plūsmu (vidējās plūsmas pazīmes laika gaitā mainās), lūdzu, skatiet attēlu Kaut arī turbulenta plūsma pēc savas būtības ir nejauša un nepastāvīga, vidējā plūsma var būt vienmērīga vai nepastāvīga.

Noslēgumā jāsaka, ka turbulenta plūsma pēc savas būtības ir nepastāvīga plūsma, tomēr statistikas izpratnē to var traktēt vai nu vienmērīgu, vai nepastāvīgu.

Ceru tas palīdzēs!!!


Atbilde 3:

Apsveriet piemēru: plūsma apļveida caurulē. Pārraudzīsim ātruma (u) x-komponentu punktā P (teiksim)

Nepastāvīga plūsma (kā norāda pats nosaukums) ir plūsma, kuras īpašības mainās pēc laika. Un vienmērīga plūsma ir tāda plūsma, kuras īpašības nemainās laika gaitā.

laminārā plūsma var būt vienmērīga (A attēls) vai nestabila (B attēls)

Stingri sakot, turbulenta plūsma vienmēr ir nestabila (C attēls), jo inerciālu traucējošu spēku dēļ tajā notiek nejauši neregulāras straujas šķidruma plūsmas īpašību izmaiņas laika gaitā.

Bet turbulentās plūsmas tomēr var uzskatīt par statistiski vienmērīgu turbulentu plūsmu (tikai statistiskā nozīmē, ka vidējās plūsmas pazīmes laika gaitā neatšķiras) un statistiski nepastāvīgu turbulentu plūsmu (vidējās plūsmas pazīmes laika gaitā mainās), lūdzu, skatiet attēlu Kaut arī turbulenta plūsma pēc savas būtības ir nejauša un nepastāvīga, vidējā plūsma var būt vienmērīga vai nepastāvīga.

Noslēgumā jāsaka, ka turbulenta plūsma pēc savas būtības ir nepastāvīga plūsma, tomēr statistikas izpratnē to var traktēt vai nu vienmērīgu, vai nepastāvīgu.

Ceru tas palīdzēs!!!


Atbilde 4:

Apsveriet piemēru: plūsma apļveida caurulē. Pārraudzīsim ātruma (u) x-komponentu punktā P (teiksim)

Nepastāvīga plūsma (kā norāda pats nosaukums) ir plūsma, kuras īpašības mainās pēc laika. Un vienmērīga plūsma ir tāda plūsma, kuras īpašības nemainās laika gaitā.

laminārā plūsma var būt vienmērīga (A attēls) vai nestabila (B attēls)

Stingri sakot, turbulenta plūsma vienmēr ir nestabila (C attēls), jo inerciālu traucējošu spēku dēļ tajā notiek nejauši neregulāras straujas šķidruma plūsmas īpašību izmaiņas laika gaitā.

Bet turbulentās plūsmas tomēr var uzskatīt par statistiski vienmērīgu turbulentu plūsmu (tikai statistiskā nozīmē, ka vidējās plūsmas pazīmes laika gaitā neatšķiras) un statistiski nepastāvīgu turbulentu plūsmu (vidējās plūsmas pazīmes laika gaitā mainās), lūdzu, skatiet attēlu Kaut arī turbulenta plūsma pēc savas būtības ir nejauša un nepastāvīga, vidējā plūsma var būt vienmērīga vai nepastāvīga.

Noslēgumā jāsaka, ka turbulenta plūsma pēc savas būtības ir nepastāvīga plūsma, tomēr statistikas izpratnē to var traktēt vai nu vienmērīgu, vai nepastāvīgu.

Ceru tas palīdzēs!!!