Hver er munurinn á óstöðugu eða óstöðugu flæði vökva og ólgandi flæði vökva?


svara 1:

Góð spurning. Eftirfarandi lýsing er að vísu einfölduð skýring á ákaflega flóknu og flóknu efni. og það sem vert er að kynna sér nánar.

Þegar talað er um flæðitegundir vísar vökvafælni venjulega til flæðiskerfa. Hægt er að hugsa um flæðisstjórn sem tegund flæðis sem er alhliða og deilir almennum eiginleikum og stærðfræðilýsingum yfir allar sérstakar útfærslur. Tvær algengustu rennslisstjórnirnar eru lagskipt rennsli og ókyrrð rennsli. Almennt virðist lagstreymi vera slétt og jafnt, meðan ólgusamur flæði virðist stöðugur, þyrlast og ekki reglubundinn.

Nokkrar fyrstu vísindarannsóknir á mismun og orsökum þessara tveggja tegunda flæðis voru framkvæmdar af Osborne Reynolds á síðari hluta 19. aldar og náðu hámarki í ritgerð sinni um „Kraftmikla kenning um óþrjótandi seigfljótandi vökva og“ ákvörðun viðmiðunarinnar ”.

Rannsóknir hans og fyrri rannsóknir George Stokes gáfu skilgreininguna á víddarlausri tölu sem hefur verið mjög vel samsvarað hvort rennsli er lagskipt eða ólgandi.

Með þessum og öðrum rannsóknum kom í ljós að rennsli, sem voru að hluta til skilgreind með lágu Reynolds gildum, sýndu laminar rennsli en rennsli, sem voru skilgreind með háu Reynolds gildi, sýndu ólgandi hegðun. Dæmi um þessa ósjálfstæði má sjá á eftirfarandi mynd fyrir flæði á tvívíddar hólk.

í gegnum Phyiscs.info

Áður en við skoðum hvað er að gerast á þessu gráa svæði milli laminar og turbulent flæði, sem er almennt kallað laminar-turbulent umskipti, ættum við að skilgreina formlega "óstöðugt flæði". Óstöðugt flæði er hvert flæði sem er með tímabundið árekstur. Stærðfræðilega eru óstöðugir flæðir þeir þar sem hlutafleiður hraðasviðsins með tilliti til tíma er ekki núll í Navier-Stokes jöfnunum sem sýndar eru hér að neðan:

Fyrir streymi laminar er þessi afleiða núll og rennslið stöðugt.

Fyrir tiltekið rennslisdæmi getur umskiptin frá lagskiptum yfir í ólgandi flæði átt sér stað yfir breitt svið Reynolds, en við munum halda tvívíddar sívalningardæminu til einföldunar. Við Reynolds gildi á milli 100 og 1000 sjáum við eftir breytingum á flæðihegðun. Í fyrsta lagi aðskilur rennslið frá sívalningnum og hvirfilbuxur myndast á aftari hlið hylkisins. Þegar fjöldi Reynolds fjölgar aðskiljast þessi hvirflar og mynda reglubundið rennslisástand sem kallast Karman hringvegurinn (sjá mynd hér að neðan).

Um Cesareo de La Rosa Siqueira

Eins og lesandinn sér er þetta flæði augljóslega óstöðugt vegna þess að það er reglubundið í tíma, en ekki heldur ólgandi. Slíkt reglubundið flæði er oft séð skref í umskiptum frá lagskiptum yfir í ólgandi flæði, ákaflega flókið ferli sem nú er ekki að fullu skilið. Það er augljóst að umbreytingastreymi, eins og lýst er hér, hefur einkennandi stig og eru líklega afleiðing óstöðugleika Navier-Stokes jafna og hegðun þeirra sem óskipulegra, ólínulegra, kvikan kerfa. Það er vitað að jafnvel einföld kraftmikil kerfi fara í umbreytingu frá tímabundinni yfir í óstöðuga hegðun sem minnir ótrúlega á raunverulegan umbreytingarhegðun vökvaflæðis, þar sem verk David Ruelle og Floris Takens eru frægasta viðleitni, svo stærðfræðileg lýsing á óskipulegri leið að finna ókyrrð.


svara 2:

Lítum á dæmi: flæðið í hringlaga rör. Við skulum fylgjast með x þætti hraðans (u) á punkti P (segjum)

Óstöðugt flæði (eins og nafnið sjálft gefur til kynna) er rennslið, sem einkenni eru mismunandi eftir tíma. Og stöðugt rennsli er rennslið sem hefur eiginleika breytast ekki með tímanum.

Lamínaflæðið getur annað hvort verið samfellt (mynd A) eða ósamfellt (mynd B).

Strangt til tekið er stormasamt rennsli alltaf í eðli sínu óstöðugt (mynd C), vegna þess að það leiðir til handahófs, óreglulegra og hröðra sveiflna í flæðiseiginleikum vökvans með tímanum vegna truflana á tregðu.

Hins vegar er hægt að meðhöndla turbulent rennsli sem tölfræðilega stöðugt turbulent rennsli (aðeins í tölfræðilegum skilningi þar sem meðalflæðiseiginleikarnir breytast ekki með tímanum) og tölfræðilega óstöðugu turbulent flæði (meðalflæðiseiginleikar breytast með tímanum), sjá mynd Þó að ólgandi flæði sé í eðli sínu er handahófi og ósamræmi, meðalflæðið getur verið stöðugt eða ósamræmi.

Í stuttu máli er ólgandi flæði í eðli sínu óstöðugt flæði, en tölfræðilega er hægt að meðhöndla það annað hvort kyrrstætt eða óstöðugt.

Vona að þetta hjálpi!


svara 3:

Lítum á dæmi: flæðið í hringlaga rör. Við skulum fylgjast með x þætti hraðans (u) á punkti P (segjum)

Óstöðugt flæði (eins og nafnið sjálft gefur til kynna) er rennslið, sem einkenni eru mismunandi eftir tíma. Og stöðugt rennsli er rennslið sem hefur eiginleika breytast ekki með tímanum.

Lamínaflæðið getur annað hvort verið samfellt (mynd A) eða ósamfellt (mynd B).

Strangt til tekið er stormasamt rennsli alltaf í eðli sínu óstöðugt (mynd C), vegna þess að það leiðir til handahófs, óreglulegra og hröðra sveiflna í flæðiseiginleikum vökvans með tímanum vegna truflana á tregðu.

Hins vegar er hægt að meðhöndla turbulent rennsli sem tölfræðilega stöðugt turbulent rennsli (aðeins í tölfræðilegum skilningi þar sem meðalflæðiseiginleikarnir breytast ekki með tímanum) og tölfræðilega óstöðugu turbulent flæði (meðalflæðiseiginleikar breytast með tímanum), sjá mynd Þó að ólgandi flæði sé í eðli sínu er handahófi og ósamræmi, meðalflæðið getur verið stöðugt eða ósamræmi.

Í stuttu máli er ólgandi flæði í eðli sínu óstöðugt flæði, en tölfræðilega er hægt að meðhöndla það annað hvort kyrrstætt eða óstöðugt.

Vona að þetta hjálpi!


svara 4:

Lítum á dæmi: flæðið í hringlaga rör. Við skulum fylgjast með x þætti hraðans (u) á punkti P (segjum)

Óstöðugt flæði (eins og nafnið sjálft gefur til kynna) er rennslið, sem einkenni eru mismunandi eftir tíma. Og stöðugt rennsli er rennslið sem hefur eiginleika breytast ekki með tímanum.

Lamínaflæðið getur annað hvort verið samfellt (mynd A) eða ósamfellt (mynd B).

Strangt til tekið er stormasamt rennsli alltaf í eðli sínu óstöðugt (mynd C), vegna þess að það leiðir til handahófs, óreglulegra og hröðra sveiflna í flæðiseiginleikum vökvans með tímanum vegna truflana á tregðu.

Hins vegar er hægt að meðhöndla turbulent rennsli sem tölfræðilega stöðugt turbulent rennsli (aðeins í tölfræðilegum skilningi þar sem meðalflæðiseiginleikarnir breytast ekki með tímanum) og tölfræðilega óstöðugu turbulent flæði (meðalflæðiseiginleikar breytast með tímanum), sjá mynd Þó að ólgandi flæði sé í eðli sínu er handahófi og ósamræmi, meðalflæðið getur verið stöðugt eða ósamræmi.

Í stuttu máli er ólgandi flæði í eðli sínu óstöðugt flæði, en tölfræðilega er hægt að meðhöndla það annað hvort kyrrstætt eða óstöðugt.

Vona að þetta hjálpi!