Kuo skiriasi nestabilus ar netolygus skysčio srautas nuo turbulentinio skysčio srauto?


Atsakymas 1:

Puikus klausimas. Žemiau pateiktas aprašymas yra suprantamai supaprastintas nepaprastai sudėtingo ir sudėtingo dalyko paaiškinimas; ir tas, kurį gana apsimoka studijuoti išsamiau.

Kalbėdami apie srautų tipus, skysčių dinamikai paprastai nurodo srautų režimus. Galima galvoti apie srauto režimą kaip apie universalų srauto tipą, kuriam būdingi bendrieji požymiai ir matematiniai aprašymai visuose konkrečiuose įgyvendinimuose. Du labiausiai paplitę srauto režimai yra sluoksninis srautas ir turbulentinis srautas. Paprastai tariant, sluoksniniai srautai atrodo pastovūs ir sklandūs, o turbulentiniai srautai atrodo netolygūs, besisukantys ir neperiodiniai.

Kai kuriems iš pirmųjų šių dviejų tipų srautų skirtumų ir priežasčių moksliniams tyrimams vadovavo Osbornas Reynoldsas aštuntojo dešimtmečio pabaigoje, kurio kulminacija buvo tema nagrinėtas tema „Dėl nesuspaudžiamų klampių skysčių dinaminės teorijos ir kriterijaus nustatymas “.

Iš savo ir ankstesnių George'o Stokeso tyrimų atsirado be matmens skaičiaus apibrėžimas, kuris buvo labai sėkmingai koreliuojamas su tuo, ar srautas yra laminaras, ar su turbulencija. .

Atlikus šiuos ir kitus tyrimus, paaiškėjo, kad srautai, kuriuos iš dalies apibūdina žemas Reynoldso # rodiklis, turėjo laminarinį srautą, o srautai, apibrėžti aukšto Reynoldso # #, parodė turbulentišką elgesį. Šios priklausomybės pavyzdys pateikiamas žemiau esančiame paveikslėlyje, kai srautas praeina pro dvimatį cilindrą.

per Phyiscs.info

Prieš įsiterpdami į tai, kas nutinka toje pilkoje srityje tarp sluoksninių ir turbulentinių srautų, paprastai vadinamų laminaraus ir turbulento perėjimu, turėtume oficialiai apibrėžti „netvirtą srautą“. Nepastovus srautas yra bet koks srautas, kuris priklauso nuo laiko. Matematiškai kalbant, netolygūs srautai yra tie srautai, kuriuose greičio lauko dalinė išvestinė laiko atžvilgiu pagal Navier-Stokes'io lygtis, parodyta žemiau, nėra lygi nuliui:

Laminariniams srautams šis darinys yra lygus nuliui, o srautas yra pastovus.

Bet kuriame konkrečiame srauto pavyzdyje perėjimas nuo laminarinio prie turbulencinio srauto gali vykti plačiame Reynoldso skaičiaus diapazone, tačiau patogumo dėlei laikysimės dviejų matmenų cilindro pavyzdžio. Reynolds'o # tarp 100 ir 1000 mes pradedame pastebėti srauto elgsenos pokyčius. Pirmiausia srautas atsiskiria nuo cilindro, sukurdamas recirkuliacinius sūkurius, esančius apatinėje cilindro pusėje. Toliau didėjant Reynoldso skaičiui, šie sūkuriai atsiskiria ir sudaro periodiškas tėkmės sąlygas, žinomas kaip von Karman sūkurinė gatvė, vaizduojama žemiau.

Via Cesareo de La Rosa Siqueira

Kaip mato skaitytojas, šis srautas akivaizdžiai netvirtas, nes yra periodiškas laiko atžvilgiu, tačiau jis taip pat nėra neramus. Toks periodiškas srautas yra vienas žingsnis, dažnai matomas pereinant nuo laminarinio prie turbulencinio srauto, ypač sudėtingas procesas, kuris šiuo metu nėra iki galo suprantamas. Akivaizdu, kad pereinamieji srautai turi būdingus etapus, kaip aprašyta čia, ir greičiausiai tai yra Navjero-Stokso lygčių nestabilumo ir jų elgesio kaip chaotiškos, netiesinės, dinaminės sistemos rezultatas. Net ir paprastos dinaminės sistemos yra gerai žinomos kaip pereinančios iš pastovaus laiko į nestabilų elgesį, nepaprastai primenantį realų skysčių srauto pereinamąjį elgesį, o Davido Ruelle'io ir Floriso Takenso darbai yra patys garsiausi bandymai pateikti tokį matematinį chaotiško kelio aprašymą į turbulencija.


Atsakymas 2:

Apsvarstykite pavyzdį: srautas apskrito vamzdžio. Stebėkime greičio (u) x komponentą taške P (tarkime)

Nepastovus srautas (kaip rodo pats pavadinimas) yra srautas, kurio savybės kinta pagal laiką. Pastovus srautas yra srautas, kurio savybės nesikeičia.

Laminarinis srautas gali būti pastovus (A pav.) arba netolygus (B pav.)

Griežtai tariant, turbulentinis srautas visada yra nestabilus (C pav.), Nes dėl inercijos trikdančių jėgų jis atsitiktinai sukelia netaisyklingus greitus skysčio tekėjimo savybių pokyčius pagal laiką.

Tačiau nepaisant to, turbulentiniai srautai gali būti traktuojami kaip statistiškai pastovus turbulentinis srautas (tik statistine prasme, kad vidutinės tėkmės ypatybės nesikeičia per tam tikrą laiką) ir statistiškai netolygus turbulentinis srautas (vidutinės tėkmės savybės kinta laikui bėgant), žr. Paveikslą Nors neramus srautas iš esmės yra atsitiktinis ir netolygus, vidutinis srautas gali būti pastovus arba netolygus.

Apibendrinant galima pasakyti, kad turbulentinis srautas iš esmės yra netolygus srautas, tačiau statistine prasme jis gali būti traktuojamas pastovus arba netolygus.

Tikiuosi tai padės!!!


Atsakymas 3:

Apsvarstykite pavyzdį: srautas apskrito vamzdžio. Stebėkime greičio (u) x komponentą taške P (tarkime)

Nepastovus srautas (kaip rodo pats pavadinimas) yra srautas, kurio savybės kinta pagal laiką. Pastovus srautas yra srautas, kurio savybės nesikeičia.

Laminarinis srautas gali būti pastovus (A pav.) arba netolygus (B pav.)

Griežtai tariant, turbulentinis srautas visada yra nestabilus (C pav.), Nes dėl inercijos trikdančių jėgų jis atsitiktinai sukelia netaisyklingus greitus skysčio tekėjimo savybių pokyčius pagal laiką.

Tačiau nepaisant to, turbulentiniai srautai gali būti traktuojami kaip statistiškai pastovus turbulentinis srautas (tik statistine prasme, kad vidutinės tėkmės ypatybės nesikeičia per tam tikrą laiką) ir statistiškai netolygus turbulentinis srautas (vidutinės tėkmės savybės kinta laikui bėgant), žr. Paveikslą Nors neramus srautas iš esmės yra atsitiktinis ir netolygus, vidutinis srautas gali būti pastovus arba netolygus.

Apibendrinant galima pasakyti, kad turbulentinis srautas iš esmės yra netolygus srautas, tačiau statistine prasme jis gali būti traktuojamas pastovus arba netolygus.

Tikiuosi tai padės!!!


Atsakymas 4:

Apsvarstykite pavyzdį: srautas apskrito vamzdžio. Stebėkime greičio (u) x komponentą taške P (tarkime)

Nepastovus srautas (kaip rodo pats pavadinimas) yra srautas, kurio savybės kinta pagal laiką. Pastovus srautas yra srautas, kurio savybės nesikeičia.

Laminarinis srautas gali būti pastovus (A pav.) arba netolygus (B pav.)

Griežtai tariant, turbulentinis srautas visada yra nestabilus (C pav.), Nes dėl inercijos trikdančių jėgų jis atsitiktinai sukelia netaisyklingus greitus skysčio tekėjimo savybių pokyčius pagal laiką.

Tačiau nepaisant to, turbulentiniai srautai gali būti traktuojami kaip statistiškai pastovus turbulentinis srautas (tik statistine prasme, kad vidutinės tėkmės ypatybės nesikeičia per tam tikrą laiką) ir statistiškai netolygus turbulentinis srautas (vidutinės tėkmės savybės kinta laikui bėgant), žr. Paveikslą Nors neramus srautas iš esmės yra atsitiktinis ir netolygus, vidutinis srautas gali būti pastovus arba netolygus.

Apibendrinant galima pasakyti, kad turbulentinis srautas iš esmės yra netolygus srautas, tačiau statistine prasme jis gali būti traktuojamas pastovus arba netolygus.

Tikiuosi tai padės!!!