Care este diferența dintre fluxul nesigur sau non-constant al unui fluid și turbulentul unui fluid?


Răspunsul 1:

Marea întrebare. Descrierea de mai jos este o explicație admis simplificată a unui subiect extrem de complex și complex; și unul care este destul de satisfăcător pentru a studia mai în profunzime.

Când vorbim de tipuri de fluxuri, dinamicienții de fluide se referă frecvent la regimurile de curgere. Se poate gândi la un regim de flux ca un tip de flux care este universal, împărtășind atribute generale și descrieri matematice în toate realizările specifice. Cele mai frecvente două regimuri de curgere sunt fluxul laminar și fluxul turbulent. În general, fluxurile laminare par constante și netede, în timp ce fluxurile turbulente apar instabile, învolburate și neperiodice.

Unele dintre primele investigații științifice ale diferențelor și cauzele pentru aceste două tipuri de fluxuri, au fost conduse de Osborne Reynolds la sfârșitul anilor 1800, culminând cu tratatul său pe această temă, „Cu privire la teoria dinamică a fluidelor vâscoase incompresibile și determinarea criteriului ".

Din studiile sale, și din studiile anterioare ale lui George Stokes, a venit definiția unui număr fără dimensiuni, care a fost corelat foarte cu succes dacă un flux este laminar sau turbulent, numărul lui Reynolds exprimând raportul dintre rezistența inerțială și rezistența vâscoasă pentru un fluid care curge .

Prin aceste studii și alte aspecte de urmat, a devenit bine stabilit faptul că fluxurile definite în parte de #societatea redusă a lui Reynolds au prezentat flux laminar în timp ce fluxurile definite de înaltul Reynolds au manifestat un comportament turbulent. Un exemplu al acestei dependențe poate fi văzut în figura de mai jos pentru curgerea unui cilindru bidimensional.

prin Phyiscs.info

Înainte de a intra în ceea ce se întâmplă în acea zonă cenușie dintre fluxurile laminare și turbulente, denumite în mod obișnuit tranziția laminar-turbulentă, ar trebui să definim formal „fluxul nesigur”. Fluxul nesigur este orice flux care prezintă o dependență de timp. Vorbind matematic, fluxurile nesigure sunt acelea în care derivata parțială a câmpului de viteză în raport cu timpul în ecuațiile Navier-Stokes prezentate mai jos nu este egală cu zero:

Pentru fluxurile laminare, acest derivat este egal cu zero și debitul este constant.

Pentru orice exemplu de flux particular, trecerea de la fluxul laminar la turbulent poate avea loc pe o gamă largă de numere ale lui Reynolds, dar vom respecta exemplul cilindric în 2 dimensiuni pentru comoditate. La #s între Reynolds între 100 și 1000 începem să vedem schimbări în comportamentul fluxului. În primul rând, debitul se separă de cilindru, creând borne recirculante pe partea din aval a cilindrului. Pe măsură ce # Reynolds continuă să crească, aceste roșii se detașează și formează o condiție de flux periodic cunoscută sub numele de strada vortex von Karman, vizualizată mai jos.

Via Cesareo de La Rosa Siqueira

După cum poate vedea cititorul, acest flux este, în mod evident, stabil, deoarece este periodic în timp, dar nici nu este turbulent. Un astfel de flux periodic este adesea observat în trecerea de la fluxul laminar la turbulent, un proces extraordinar de complicat, care în prezent nu este pe deplin înțeles. Ceea ce este evident, este faptul că fluxurile de tranziție împart etapele caracteristice, așa cum este descris aici, și sunt cel mai probabil rezultatul instabilității ecuațiilor Navier-Stokes și a comportamentului lor ca un sistem dinamic haotic, neliniar. Chiar și sistemele dinamice simple sunt bine cunoscute pentru a suferi tranziții de la un comportament constant în timp la nesigur, care amintește în mod deosebit de comportamentul de tranziție cu flux real de fluide, opera lui David Ruelle și Floris Takens fiind cel mai cunoscut efort în această descriere matematică a traseului haotic către turbulenţă.


Răspunsul 2:

Luați în considerare un exemplu: curgeți într-o conductă circulară. Să monitorizăm componenta x a vitezei (u) în punctul P (să zicem)

Fluxul nesigur (așa cum sugerează și numele în sine) este fluxul ale cărui proprietăți variază în timp. Și fluxul constant este fluxul ale cărui proprietăți nu se schimbă în timp.

fluxul laminar poate fi fie constant (fig. A), fie stabil (fig. B)

Strict vorbind, curgerea turbulentă este întotdeauna inerentă nesigură (Fig. C), deoarece implică variații rapide neregulate aleatoriu ale proprietăților fluxului de fluid în timp, datorită forțelor deranjante inerțiale.

Fluxurile turbulente pot, totuși, fi tratate ca un flux turbulent statistic constant (numai în sens statistic, că caracteristicile fluxului mediu nu variază în timp) și fluxul turbulent statistic (caracteristicile fluxului mediu variază în timp), vă rugăm să consultați figura mai jos. Deși fluxul turbulent este în mod în mod aleatoriu și nesigur, fluxul mediu poate fi constant sau nesigur.

În concluzie, fluxul turbulent este în mod inerent fluxul nesigur, cu toate acestea, în sens statistic, poate fi tratat fie constant, fie stabil.

Sper că acest lucru vă ajută!!!


Răspunsul 3:

Luați în considerare un exemplu: curgeți într-o conductă circulară. Să monitorizăm componenta x a vitezei (u) în punctul P (să zicem)

Fluxul nesigur (așa cum sugerează și numele în sine) este fluxul ale cărui proprietăți variază în timp. Și fluxul constant este fluxul ale cărui proprietăți nu se schimbă în timp.

fluxul laminar poate fi fie constant (fig. A), fie stabil (fig. B)

Strict vorbind, curgerea turbulentă este întotdeauna inerentă nesigură (Fig. C), deoarece implică variații rapide neregulate aleatoriu ale proprietăților fluxului de fluid în timp, datorită forțelor deranjante inerțiale.

Fluxurile turbulente pot, totuși, fi tratate ca un flux turbulent statistic constant (numai în sens statistic, că caracteristicile fluxului mediu nu variază în timp) și fluxul turbulent statistic (caracteristicile fluxului mediu variază în timp), vă rugăm să consultați figura mai jos. Deși fluxul turbulent este în mod în mod aleatoriu și nesigur, fluxul mediu poate fi constant sau nesigur.

În concluzie, fluxul turbulent este în mod inerent fluxul nesigur, cu toate acestea, în sens statistic, poate fi tratat fie constant, fie stabil.

Sper că acest lucru vă ajută!!!


Răspunsul 4:

Luați în considerare un exemplu: curgeți într-o conductă circulară. Să monitorizăm componenta x a vitezei (u) în punctul P (să zicem)

Fluxul nesigur (așa cum sugerează și numele în sine) este fluxul ale cărui proprietăți variază în timp. Și fluxul constant este fluxul ale cărui proprietăți nu se schimbă în timp.

fluxul laminar poate fi fie constant (fig. A), fie stabil (fig. B)

Strict vorbind, curgerea turbulentă este întotdeauna inerentă nesigură (Fig. C), deoarece implică variații rapide neregulate aleatoriu ale proprietăților fluxului de fluid în timp, datorită forțelor deranjante inerțiale.

Fluxurile turbulente pot, totuși, fi tratate ca un flux turbulent statistic constant (numai în sens statistic, că caracteristicile fluxului mediu nu variază în timp) și fluxul turbulent statistic (caracteristicile fluxului mediu variază în timp), vă rugăm să consultați figura mai jos. Deși fluxul turbulent este în mod în mod aleatoriu și nesigur, fluxul mediu poate fi constant sau nesigur.

În concluzie, fluxul turbulent este în mod inerent fluxul nesigur, cu toate acestea, în sens statistic, poate fi tratat fie constant, fie stabil.

Sper că acest lucru vă ajută!!!