Сұйықтықтың тұрақсыз немесе тұрақсыз ағыны мен сұйықтықтың турбулентті ағымының арасындағы айырмашылық неде?


жауап 1:

Жақсы сұрақ. Төмендегі сипаттама өте күрделі және күрделі тақырыпты жеңілдетілген түсіндіру болып табылады. мұқият зерттеуге тұрарлық.

Ағын түрлері туралы айтқанда, сұйықтық динамикасы әдетте ағын режимдеріне жатады. Ағын режимін жалпы сипатқа ие және жалпы атрибуттар мен математикалық сипаттамаларды барлық нақты нұсқаларға сәйкес келетін ағын түрі деп санауға болады. Ең көп таралған екі ағын режимі: ламинарлық ағын және турбулентті ағын. Жалпы, ламинарлық ағындар тегіс және біркелкі болады, ал турбулентті ағындар үзіліссіз, айналмалы және мерзімді емес болып көрінеді.

Ағынның осы екі түрінің айырмашылықтары мен себептері туралы алғашқы ғылыми зерттеулерді Осборн Рейнольдс 19 ғасырдың соңында жүргізіп, «Сығылмайтын тұтқыр сұйықтықтардың динамикалық теориясы және« критерийді анықтау »атты мақаласында қорытындылады.

Джордж Стокестің оның зерттеулері мен алдыңғы зерттеулері ағынның ламинарлы немесе турбулентті болғандығымен өте жақсы байланысқан өлшемсіз санның анықтамасын берді.

Осы және басқа зерттеулер нәтижесінде Рейнольдстың төмен мәндерімен ішінара анықталатын ағындар ламинарлық ағындарды көрсететіні, ал Рейнольдстің жоғары мәндерімен анықталатын ағындар турбулентті мінез-құлықты көрсеткені анықталды. Бұл тәуелділіктің мысалын екі өлшемді цилиндрдегі ағын үшін келесі суреттен көруге болады.

Phyiscs.info арқылы

Әдетте ламинарлы-турбулентті ауысу деп аталатын ламинарлы және турбулентті ағындардың арасындағы сұр аймақта не болып жатқанын қарастырмас бұрын, біз «тұрақсыз ағынды» анықтап алуымыз керек. Тұрақты емес ағын - уақытқа тәуелді кез келген ағын. Математикалық тұрғыдан тұрақсыз ағындар дегеніміз, жылдамдық өрісінің уақытқа қатысты жартылай туындысы төменде көрсетілген Навье-Стокс теңдеулерінде нөлге тең емес ағындар:

Ламинарлы ағындар үшін бұл туынды нөлге тең және ағын тұрақты.

Ағынның нақты мысалы үшін ламинарлықтан турбулентті ағынға өту Рейнольдс санының кең ауқымында жүруі мүмкін, бірақ біз қарапайымдылық үшін екі өлшемді цилиндр үлгісін сақтаймыз. Рейнольдс мәні 100-ден 1000-ға дейінгі аралықта ағындардың мінез-құлқындағы өзгерістерді байқаймыз. Біріншіден, ағын цилиндрден бөлініп, цилиндрдің төменгі жағында құйындылар жасалады. Рейнольдтардың саны өскен сайын, бұл құйындар бөлініп, Карман құйынды көшесі деп аталатын мерзімді ағын күйін құрайды (төмендегі суретті қараңыз).

Cesareo de La Rosa Siqueira туралы

Оқырман көріп отырғандай, бұл ағым анық тұрақсыз, өйткені ол уақытылы, бірақ турбулентті емес. Мұндай мерзімді ағын ламинариядан турбулентті ағынға ауысудың жиі байқалатын кезеңі болып табылады, қазіргі уақытта толық түсінілмеген өте күрделі процесс. Мұнда сипатталғандай өтпелі ағындардың сипаттамалық кезеңдері бар және олар Навиер-Стокс теңдеулерінің тұрақсыздығының және хаотикалық, сызықтық емес, динамикалық жүйе ретіндегі әрекеттің нәтижесі болып табылатыны анық. Тіпті қарапайым динамикалық жүйелер уақыт ағымынан тұрақсыз режимге ауысады, бұл сұйықтық ағынының нақты ауысу әрекетін керемет еске салады, Дэвид Руэлл мен Флорис Такенстің жұмыстары хаотикалық жолдың математикалық сипаттамасы болып табылады. турбуленттілікті табу.


жауап 2:

Мысалды қарастырыңыз: дөңгелек түтікке ағыңыз. P нүктесінде жылдамдықтың (у) х компонентін байқайық (айтыңыз)

Тұрақсыз ағын (атаудың өзі айтып тұрғандай), сипаттамасы уақыт өте келе өзгеріп отыратын ағын. Ал тұрақты ағын - бұл қасиеттері уақыт өте келе өзгермейтін ағын.

Ламинарлық ағын үздіксіз болуы мүмкін (А-сурет) немесе үзіліссіз (В-сурет).

Қатаң айтқанда, турбулентті ағын әрдайым өзгермейді (C-сурет), өйткені инерциялық бұзылуларға байланысты уақыт өте келе сұйықтық ағынының қасиеттерінің кездейсоқ, тұрақты емес және тез өзгеруіне әкеледі.

Турбулентті ағындарды статистикалық тұрақты турбулентті ағындар ретінде қарастыруға болады (тек статистикалық мағынада, өйткені орташа ағынның қасиеттері уақыт өте келе өзгермейді) және статистикалық тұрақсыз турбулентті ағындар (орташа ағынның қасиеттері уақыт өте келе өзгереді), суретті қараңыз кездейсоқ және үзіліссіз, орташа ағын үздіксіз немесе үзіліссіз болуы мүмкін.

Қорытындылай келе, турбулентті ағын - бұл тұрақсыз ағын, бірақ статистикалық тұрғыдан оны стационарлық немесе тұрақсыз деп санауға болады.

Бұл көмектеседі деп үміттенемін!


жауап 3:

Мысалды қарастырыңыз: дөңгелек түтікке ағыңыз. P нүктесінде жылдамдықтың (у) х компонентін байқайық (айтыңыз)

Тұрақсыз ағын (атаудың өзі айтып тұрғандай), сипаттамасы уақыт өте келе өзгеріп отыратын ағын. Ал тұрақты ағын - бұл қасиеттері уақыт өте келе өзгермейтін ағын.

Ламинарлық ағын үздіксіз болуы мүмкін (А-сурет) немесе үзіліссіз (В-сурет).

Қатаң айтқанда, турбулентті ағын әрдайым өзгермейді (C-сурет), өйткені инерциялық бұзылуларға байланысты уақыт өте келе сұйықтық ағынының қасиеттерінің кездейсоқ, тұрақты емес және тез өзгеруіне әкеледі.

Турбулентті ағындарды статистикалық тұрақты турбулентті ағындар ретінде қарастыруға болады (тек статистикалық мағынада, өйткені орташа ағынның қасиеттері уақыт өте келе өзгермейді) және статистикалық тұрақсыз турбулентті ағындар (орташа ағынның қасиеттері уақыт өте келе өзгереді), суретті қараңыз кездейсоқ және үзіліссіз, орташа ағын үздіксіз немесе үзіліссіз болуы мүмкін.

Қорытындылай келе, турбулентті ағын - бұл тұрақсыз ағын, бірақ статистикалық тұрғыдан оны стационарлық немесе тұрақсыз деп санауға болады.

Бұл көмектеседі деп үміттенемін!


жауап 4:

Мысалды қарастырыңыз: дөңгелек түтікке ағыңыз. P нүктесінде жылдамдықтың (у) х компонентін байқайық (айтыңыз)

Тұрақсыз ағын (атаудың өзі айтып тұрғандай), сипаттамасы уақыт өте келе өзгеріп отыратын ағын. Ал тұрақты ағын - бұл қасиеттері уақыт өте келе өзгермейтін ағын.

Ламинарлық ағын үздіксіз болуы мүмкін (А-сурет) немесе үзіліссіз (В-сурет).

Қатаң айтқанда, турбулентті ағын әрдайым өзгермейді (C-сурет), өйткені инерциялық бұзылуларға байланысты уақыт өте келе сұйықтық ағынының қасиеттерінің кездейсоқ, тұрақты емес және тез өзгеруіне әкеледі.

Турбулентті ағындарды статистикалық тұрақты турбулентті ағындар ретінде қарастыруға болады (тек статистикалық мағынада, өйткені орташа ағынның қасиеттері уақыт өте келе өзгермейді) және статистикалық тұрақсыз турбулентті ағындар (орташа ағынның қасиеттері уақыт өте келе өзгереді), суретті қараңыз кездейсоқ және үзіліссіз, орташа ағын үздіксіз немесе үзіліссіз болуы мүмкін.

Қорытындылай келе, турбулентті ағын - бұл тұрақсыз ағын, бірақ статистикалық тұрғыдан оны стационарлық немесе тұрақсыз деп санауға болады.

Бұл көмектеседі деп үміттенемін!