У чым розніца паміж няўстойлівым або няўстойлівым патокам вадкасці і турбулентным патокам вадкасці?


адказ 1:

Добрае пытанне. Наступнае апісанне - гэта, відавочна, спрошчанае тлумачэнне надзвычай складанай і складанай тэмы. і той, які варта больш уважліва вывучыць.

Калі казаць пра тыпы патоку, дынаміка вадкасці звычайна ставіцца да рэжымаў патоку. Рэжым патоку можна разглядаць як тып патоку, які з'яўляецца універсальным і падзяляе агульныя атрыбуты і матэматычныя апісанні ва ўсіх канкрэтных варыянтах. Два найбольш распаўсюджаныя рэжымы патоку - гэта ламінарны і турбулентны. У цэлым ламінарныя патокі выглядаюць гладкімі і роўнымі, у той час як бурныя патокі з'яўляюцца перарывістымі, закручанымі і не перыядычнымі.

Некаторыя першыя навуковыя даследаванні аб адрозненнях і прычынах гэтых двух тыпаў патоку былі праведзены Осбарнам Рэйнольдсам у канцы 19 стагоддзя і завяршыліся яго працай "Аб дынамічнай тэорыі няздушнай вязкай вадкасці і" вызначэнні крытэрыя ".

Яго даследаванні і папярэднія даследаванні Джорджа Стокса даюць вызначэнне бязмернага ліку, якое вельмі паспяхова карэлюецца з тым, ці з'яўляецца паток ламінарным ці турбулентным.

У выніку гэтых і іншых даследаванняў было ўстаноўлена, што патокі, якія часткова вызначаліся нізкімі значэннямі Рейнольдса, дэманстравалі ламінарныя патокі, у той час як патокі, якія вызначаліся высокімі значэннямі Рэйнольдса, дэманстравалі бурныя паводзіны. Прыклад такой залежнасці можна ўбачыць на наступным малюнку для патоку на двухмерны цыліндр.

праз Phyiscs.info

Перш чым паглядзець на тое, што адбываецца ў гэтай шэрай зоне паміж ламінарным і турбулентным патокам, якую звычайна называюць ламінарна-турбулентным пераходам, мы павінны фармальна вызначыць «няўстойлівы паток». Няўстойлівы паток - гэта любы паток, які мае залежнасць ад часу. Матэматычна няўстойлівымі патокамі з'яўляюцца тыя, у якіх частковая вытворная поля хуткасці адносна часу роўная нулю ў раўнаннях Наўер-Стокса, прыведзеных ніжэй:

Для ламінарных патокаў гэтая вытворная роўная нулю, а паток стабільны.

Для прыкладу канкрэтнага патоку пераход ад ламінарнага да турбулентнага патоку можа адбывацца ў шырокім дыяпазоне лікаў Рэйнольдса, але мы будзем трымаць прыклад двухмернага цыліндра для прастаты. У значэннях Рэйнольдса паміж 100 і 1000 мы заўважаем змены ў паводзінах патоку. Спачатку паток аддзяляецца ад балона, а віхуры ствараюць на ніжняй баку цыліндра. Па меры павелічэння колькасці Рейнольдаў гэтыя віхуры раздзяляюцца і ўтвараюць стан перыядычнага патоку, званы віхравай дарогай Кармана (гл. Малюнак ніжэй).

Пра Чэзарэа дэ Ла Роза Сікейра

Як бачыць чытач, гэты паток, відавочна, нестабільны, бо перыядычны ў часе, але не з'яўляецца бурным. Такі перыядычны паток - часта назіраецца этап пераходу ад ламінарнага да турбулентнага патоку, надзвычай складаны працэс, які дагэтуль да канца не вывучаны. Відавочна, што пераходныя патокі, як апісана тут, маюць характэрныя этапы і, верагодна, з'яўляюцца вынікам нестабільнасці ўраўненняў Наўер-Стокса і іх паводзін як хаатычнай, нелінейнай дынамічнай сістэмы. Вядома, што нават простыя дынамічныя сістэмы перажываюць пераход ад стабільнага часу да нестабільнага паводзінаў, які дзіўна нагадвае рэальнае пераходнае паводзіны патоку вадкасці, а праца Дэвіда Руэля і Флорыса Такена - самае вядомае пачынанне, такое матэматычнае апісанне хаатычнага шляху знайсці турбулентнасць.


адказ 2:

Разгледзім прыклад: паток у кругавую трубку. Давайце назіраем х-кампанент хуткасці (u) у пункце P (скажам)

Няўстойлівы паток (як вынікае з самой назвы) - гэта паток, характарыстыкі якога змяняюцца з цягам часу. І пастаянны паток - гэта паток, уласцівасці якога не змяняюцца з цягам часу.

Ламінарны паток можа быць альбо бесперапынным (мал. А), альбо перарывістым (мал. Б).

Уласна кажучы, турбулентны паток заўсёды па сваёй сутнасці нестабільны (мал. З), таму што прыводзіць да выпадковых, нерэгулярных і хуткіх ваганняў уласцівасцей патоку вадкасці з цягам часу з-за інэрцыйных парушэнняў.

Турбулентныя патокі, аднак, можна разглядаць як статыстычна ўстойлівыя турбулентныя патокі (толькі ў статыстычным сэнсе, паколькі сярэднія ўласцівасці патоку з часам не мяняюцца) і статыстычна нестабільныя турбулентныя патокі (сярэдняе ўласцівасць патоку з цягам часу мяняецца). выпадкова і непаслядоўна, сярэдні паток можа быць бесперапынным або непаслядоўным.

Такім чынам, турбулентны паток па сваёй сутнасці з'яўляецца няўстойлівым патокам, але статыстычна яго можна разглядаць альбо стацыянарна, альбо няўстойліва.

Спадзяюся, гэта дапамагае!


адказ 3:

Разгледзім прыклад: паток у кругавую трубку. Давайце назіраем х-кампанент хуткасці (u) у пункце P (скажам)

Няўстойлівы паток (як вынікае з самой назвы) - гэта паток, характарыстыкі якога змяняюцца з цягам часу. І пастаянны паток - гэта паток, уласцівасці якога не змяняюцца з цягам часу.

Ламінарны паток можа быць альбо бесперапынным (мал. А), альбо перарывістым (мал. Б).

Уласна кажучы, турбулентны паток заўсёды па сваёй сутнасці нестабільны (мал. З), таму што прыводзіць да выпадковых, нерэгулярных і хуткіх ваганняў уласцівасцей патоку вадкасці з цягам часу з-за інэрцыйных парушэнняў.

Турбулентныя патокі, аднак, можна разглядаць як статыстычна ўстойлівыя турбулентныя патокі (толькі ў статыстычным сэнсе, паколькі сярэднія ўласцівасці патоку з часам не мяняюцца) і статыстычна нестабільныя турбулентныя патокі (сярэдняе ўласцівасць патоку з цягам часу мяняецца). выпадкова і непаслядоўна, сярэдні паток можа быць бесперапынным або непаслядоўным.

Такім чынам, турбулентны паток па сваёй сутнасці з'яўляецца няўстойлівым патокам, але статыстычна яго можна разглядаць альбо стацыянарна, альбо няўстойліва.

Спадзяюся, гэта дапамагае!


адказ 4:

Разгледзім прыклад: паток у кругавую трубку. Давайце назіраем х-кампанент хуткасці (u) у пункце P (скажам)

Няўстойлівы паток (як вынікае з самой назвы) - гэта паток, характарыстыкі якога змяняюцца з цягам часу. І пастаянны паток - гэта паток, уласцівасці якога не змяняюцца з цягам часу.

Ламінарны паток можа быць альбо бесперапынным (мал. А), альбо перарывістым (мал. Б).

Уласна кажучы, турбулентны паток заўсёды па сваёй сутнасці нестабільны (мал. З), таму што прыводзіць да выпадковых, нерэгулярных і хуткіх ваганняў уласцівасцей патоку вадкасці з цягам часу з-за інэрцыйных парушэнняў.

Турбулентныя патокі, аднак, можна разглядаць як статыстычна ўстойлівыя турбулентныя патокі (толькі ў статыстычным сэнсе, паколькі сярэднія ўласцівасці патоку з часам не мяняюцца) і статыстычна нестабільныя турбулентныя патокі (сярэдняе ўласцівасць патоку з цягам часу мяняецца). выпадкова і непаслядоўна, сярэдні паток можа быць бесперапынным або непаслядоўным.

Такім чынам, турбулентны паток па сваёй сутнасці з'яўляецца няўстойлівым патокам, але статыстычна яго можна разглядаць альбо стацыянарна, альбо няўстойліва.

Спадзяюся, гэта дапамагае!