Aký je rozdiel medzi nestálym alebo nestálym prúdením tekutiny a turbulentným prúdením tekutiny?


Odpoveď 1:

Skvelá otázka. Opis uvedený nižšie je síce zjednodušeným vysvetlením extrémne zložitého a zložitého predmetu; a ten, ktorý sa oplatí študovať podrobnejšie.

Keď hovoríme o typoch tokov, dynamici tekutín sa zvyčajne odvolávajú na režimy prúdenia. Dá sa povedať, že režim toku je univerzálny typ toku, ktorý má spoločné atribúty a matematické opisy vo všetkých konkrétnych uskutočneniach. Dva najbežnejšie režimy prúdenia sú laminárne a turbulentné prúdenie. Všeobecne povedané, laminárne toky sa javia stabilné a hladké, zatiaľ čo turbulentné toky sa javia nestabilné, víriace a neperiodické.

Niektoré z prvých vedeckých výskumov o rozdieloch medzi týmito dvoma typmi tokov a o ich príčinách viedli Osborne Reynoldsové koncom 18. určenie kritéria “.

Z jeho štúdií az predchádzajúcich štúdií Georga Stoksa vychádza definícia bezrozmerného čísla, ktoré veľmi úspešne koreluje s tým, či je tok laminárny alebo turbulentný, Reynoldsovo číslo vyjadrujúce pomer zotrvačného odporu k viskóznemu odporu prúdiacej tekutiny ,

Prostredníctvom týchto štúdií a ďalších, ktoré sa majú nasledovať, sa zistilo, že toky definované čiastočne nízkými Reynoldsovými elektrickými prúdmi vykazovali laminárne prúdenie, zatiaľ čo toky definované vysokými Reynoldsovými elektrickými prúdmi prejavovali turbulentné správanie. Príklad tejto závislosti je znázornený na obrázku nižšie pre prietok okolo dvojrozmerného valca.

cez Phyiscs.info

Predtým, ako sa dostaneme k tomu, čo sa deje v tej šedej oblasti medzi laminárnymi a turbulentnými tokmi, ktoré sa bežne označujú ako laminárne turbulentné prechody, mali by sme formálne definovať „nestály tok“. Nepravidelný tok je akýkoľvek tok, ktorý vykazuje časovú závislosť. Matematicky povedané, nestabilné toky sú tie, v ktorých sa čiastková derivácia poľa rýchlosti vzhľadom na čas v rovniciach Navier-Stoke uvedených nižšie nerovná nule:

Pre laminárne toky je tento derivát rovný nule a tok je stabilný.

Pre akýkoľvek konkrétny príklad toku môže prechod z laminárneho na turbulentný prúd nastať naprieč celým radom Reynoldsových čísel, ale z praktického hľadiska sa budeme držať príkladu dvojrozmerného valca. V # 100 medzi 1 000 a 1 000 Reynoldsovcov začneme vidieť zmeny v správaní toku. Najprv sa tok oddelí od valca a vytvorí recirkulačné víry na dolnej strane valca. Keď sa Reynoldsova č. Neustále zvyšuje, tieto víry sa oddeľujú a vytvárajú stav periodického toku známy ako vírová ulica von Karman, vizualizovaná nižšie.

Via Cesareo de La Rosa Siqueira

Ako čitateľ vidí, tento tok je zjavne nestabilný, pretože je pravidelný v čase, ale nie je ani turbulentný. Takýto periodický tok je jedným z krokov, ktorý sa často pozoruje pri prechode z laminárneho do turbulentného toku, čo je mimoriadne komplikovaný proces, ktorý v súčasnosti nie je úplne objasnený. Je zrejmé, že prechodné toky zdieľajú charakteristické štádiá, ako je opísané v tomto texte, a pravdepodobne sú výsledkom nestability Navier-Stokesových rovníc a ich správania ako chaotického, nelineárneho, dynamického systému. Je známe, že dokonca aj jednoduché dynamické systémy prechádzajú prechodmi z časovo stabilného na nestabilné správanie, pozoruhodne pripomínajúce prechodné správanie v reálnom toku tekutín, pričom práca Davida Ruella a Florisa je najslávnejšou snahou o taký matematický opis chaotickej cesty k turbulencie.


Odpoveď 2:

Uvažujme príklad: Tok v kruhovej rúre. Sledujme x-zložku rýchlosti (u) v bode P (povedzme)

Nepravidelný tok (ako už samotný názov napovedá) je tok, ktorého vlastnosti sa menia v čase w.r.t. A stály prietok je tok, ktorého vlastnosti sa nemenia w.r.t čas.

laminárne prúdenie môže byť buď stabilné (obr. A) alebo nestále (obr. B)

Presne povedané, turbulentné prúdenie je vždy neodmysliteľne nestabilné (obr. C), pretože zahŕňa náhodné nepravidelné rýchle kolísanie vlastností toku tekutiny w.r.t času v dôsledku zotrvačných rušivých síl.

Avšak s turbulentnými tokmi sa dá zaobchádzať ako so štatisticky stabilným turbulentným tokom (iba v štatistickom zmysle, že stredné prietokové charakteristiky sa v priebehu času nemenia) a štatisticky nestabilným turbulentným prietokom (stredné prietokové charakteristiky sa v priebehu času menia), pozri obrázok nižšie. Aj keď turbulentný tok je zo svojej podstaty náhodný a nestabilný, stredný prietok môže byť stály alebo nestabilný.

Záverom je možné povedať, že turbulentný tok je vo svojej podstate nestabilný tok, avšak v štatistickom zmysle sa s ním môže zaobchádzať ako s ustáleným alebo nestabilným.

Dúfam, že to pomôže!!!


Odpoveď 3:

Uvažujme príklad: Tok v kruhovej rúre. Sledujme x-zložku rýchlosti (u) v bode P (povedzme)

Nepravidelný tok (ako už samotný názov napovedá) je tok, ktorého vlastnosti sa menia v čase w.r.t. A stály prietok je tok, ktorého vlastnosti sa nemenia w.r.t čas.

laminárne prúdenie môže byť buď stabilné (obr. A) alebo nestále (obr. B)

Presne povedané, turbulentné prúdenie je vždy neodmysliteľne nestabilné (obr. C), pretože zahŕňa náhodné nepravidelné rýchle kolísanie vlastností toku tekutiny w.r.t času v dôsledku zotrvačných rušivých síl.

Avšak s turbulentnými tokmi sa dá zaobchádzať ako so štatisticky stabilným turbulentným tokom (iba v štatistickom zmysle, že stredné prietokové charakteristiky sa v priebehu času nemenia) a štatisticky nestabilným turbulentným prietokom (stredné prietokové charakteristiky sa v priebehu času menia), pozri obrázok nižšie. Aj keď turbulentný tok je zo svojej podstaty náhodný a nestabilný, stredný prietok môže byť stály alebo nestabilný.

Záverom je možné povedať, že turbulentný tok je vo svojej podstate nestabilný tok, avšak v štatistickom zmysle sa s ním môže zaobchádzať ako s ustáleným alebo nestabilným.

Dúfam, že to pomôže!!!


Odpoveď 4:

Uvažujme príklad: Tok v kruhovej rúre. Sledujme x-zložku rýchlosti (u) v bode P (povedzme)

Nepravidelný tok (ako už samotný názov napovedá) je tok, ktorého vlastnosti sa menia v čase w.r.t. A stály prietok je tok, ktorého vlastnosti sa nemenia w.r.t čas.

laminárne prúdenie môže byť buď stabilné (obr. A) alebo nestále (obr. B)

Presne povedané, turbulentné prúdenie je vždy neodmysliteľne nestabilné (obr. C), pretože zahŕňa náhodné nepravidelné rýchle kolísanie vlastností toku tekutiny w.r.t času v dôsledku zotrvačných rušivých síl.

Avšak s turbulentnými tokmi sa dá zaobchádzať ako so štatisticky stabilným turbulentným tokom (iba v štatistickom zmysle, že stredné prietokové charakteristiky sa v priebehu času nemenia) a štatisticky nestabilným turbulentným prietokom (stredné prietokové charakteristiky sa v priebehu času menia), pozri obrázok nižšie. Aj keď turbulentný tok je zo svojej podstaty náhodný a nestabilný, stredný prietok môže byť stály alebo nestabilný.

Záverom je možné povedať, že turbulentný tok je vo svojej podstate nestabilný tok, avšak v štatistickom zmysle sa s ním môže zaobchádzať ako s ustáleným alebo nestabilným.

Dúfam, že to pomôže!!!