ความแตกต่างระหว่างการไหลของของเหลวที่ไม่คงที่หรือไม่คงที่และการไหลเชี่ยวของของเหลวคืออะไร?


ตอบ 1:

เป็นคำถามที่ดีมาก คำอธิบายด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายที่เข้าใจง่ายสำหรับเรื่องที่ซับซ้อนและซับซ้อนมาก และสิ่งหนึ่งที่ค่อนข้างคุ้มค่าที่จะศึกษาอย่างละเอียดยิ่งขึ้น

เมื่อพูดถึงประเภทของการไหลนักพลศาสตร์ของไหลมักอ้างถึงระบอบการไหล ใคร ๆ ก็นึกถึงกระแสการปกครองเป็นประเภทของการไหลที่เป็นสากลแบ่งปันคุณสมบัติทั่วไปและคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ในทุกศูนย์รวมเฉพาะ ระบบการไหลที่พบมากที่สุดสองแบบคือการไหลแบบราบเรียบและการไหลแบบปั่นป่วน โดยทั่วไปแล้วการไหลแบบราบเรียบนั้นดูคงที่และราบรื่นในขณะที่การไหลแบบปั่นป่วนนั้นไม่เสถียรหมุนวนและไม่สม่ำเสมอ

การตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกบางส่วนเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างและสาเหตุของการไหลของทั้งสองประเภทนี้ถูกนำโดย Osborne Reynolds ในปลายปี 1800 ซึ่งเป็นจุดสูงสุดในบทความของเขาเกี่ยวกับเรื่อง "ในทฤษฎีพลวัตของของเหลวหนืด ความมุ่งมั่นของเกณฑ์ "

จากการศึกษาของเขาและการศึกษาก่อนหน้านี้ของ George Stokes ได้นิยามคำจำกัดความของจำนวนไร้มิติที่มีความสัมพันธ์อย่างมากกับกระแสการไหลแบบราบเรียบหรือปั่นป่วนหมายเลขของ Reynolds แสดงอัตราส่วนของการต้านทานแรงเฉื่อยต่อความต้านทานแบบหนืด .

จากการศึกษาเหล่านี้และอื่น ๆ ที่จะติดตามมันได้รับการยอมรับอย่างดีว่าการไหลที่กำหนดในบางส่วนของ #n Reynolds 'ต่ำแสดงการไหลแบบราบเรียบ ตัวอย่างของการพึ่งพานี้สามารถเห็นได้ในรูปด้านล่างสำหรับการไหลผ่านทรงกระบอกสองมิติ

ผ่าน Phyiscs.info

ก่อนที่เราจะเข้าไปในสิ่งที่เกิดขึ้นในบริเวณสีเทานั้นระหว่างการไหลแบบราบเรียบและการไหลแบบปั่นป่วนโดยทั่วไปเรียกว่าการเปลี่ยนแปลงแบบฉาบด้วยลามินาร์เราควรกำหนดอย่างเป็นทางการว่า "การไหลที่ไม่คงที่" การไหลที่ไม่คงที่คือการไหลใด ๆ ที่แสดงการพึ่งพาเวลา การพูดทางคณิตศาสตร์การไหลที่ไม่คงที่คือสิ่งที่อนุพันธ์บางส่วนของสนามความเร็วเทียบกับเวลาในสมการเนเวียร์ - สโตคส์ที่แสดงด้านล่างไม่เท่ากับศูนย์:

สำหรับการไหลแบบราบเรียบอนุพันธ์นี้จะมีค่าเท่ากับศูนย์และการไหลคงที่

สำหรับตัวอย่างการไหลเฉพาะใด ๆ การเปลี่ยนจากการไหลแบบราบเรียบเป็นการไหลแบบปั่นป่วนสามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงกว้างของตัวเลขของเรย์โนลด์ แต่เราจะใช้ตัวอย่างทรงกระบอก 2 มิติเพื่อความสะดวก ที่ # Reynolds ระหว่าง 100 ถึง 1,000 เราเริ่มเห็นการเปลี่ยนแปลงของพฤติกรรมการไหล ขั้นแรกให้การไหลแยกออกจากกระบอกสูบทำให้เกิดวนวนวนวนที่ด้านท้ายของกระบอกสูบ เมื่อ Reynolds '# ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องวนเหล่านี้จะถูกแยกออกและก่อให้เกิดสภาพการไหลเป็นระยะที่รู้จักกันในชื่อ von Karman ถนนกระแสน้ำวนด้านล่าง

Via Cesareo de La Rosa Siqueira

อย่างที่ผู้อ่านสามารถเห็นได้การไหลนี้ไม่แน่นอนอย่างเห็นได้ชัดเนื่องจากเป็นระยะเวลา แต่ก็ไม่ได้ปั่นป่วนเช่นกัน การไหลเป็นระยะดังกล่าวเป็นขั้นตอนหนึ่งที่มักเห็นในการเปลี่ยนจากการไหลแบบราบเรียบเป็นการไหลแบบปั่นป่วนซึ่งเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนเป็นพิเศษซึ่งในปัจจุบันยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ สิ่งที่เห็นได้ชัดคือกระแสการเปลี่ยนผ่านมีลักษณะร่วมกันดังที่อธิบายไว้ที่นี่และส่วนใหญ่เป็นผลมาจากความไม่แน่นอนของสมการเนเวียร์ - สโตกส์และพฤติกรรมของพวกเขาในฐานะระบบพลวัตที่ไม่เป็นเชิงเส้น แม้แต่ระบบพลวัตที่เรียบง่ายยังเป็นที่รู้จักกันดีในการเปลี่ยนจากพฤติกรรมที่ไม่มั่นคงไปสู่เวลาที่ไม่คงเส้นคงวาเตือนให้รำลึกถึงพฤติกรรมการไหลของของเหลวที่แท้จริงอย่างน่าทึ่งด้วยการทำงานของ David Ruelle และ Floris Takens เป็นความพยายามที่โด่งดังที่สุด ความวุ่นวาย


ตอบ 2:

ลองพิจารณาตัวอย่าง: การไหลในท่อกลม ให้เราตรวจสอบองค์ประกอบ x ของความเร็ว (u) ที่จุด P (พูด)

โฟลว์ไม่คงที่ (ตามชื่อแนะนำ) คือโฟลว์ที่คุณสมบัติแตกต่างกันไปตามเวลา w.r.t และการไหลอย่างต่อเนื่องคือการไหลที่คุณสมบัติไม่เปลี่ยนเวลา w.r.t

การไหลแบบราบเรียบสามารถคงที่ (รูปที่ A) หรือไม่คงที่ (รูปที่ B)

การพูดอย่างเคร่งครัดการไหลแบบปั่นป่วนมักไม่เสถียร (รูปที่ C) เนื่องจากมันเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของคุณสมบัติการไหลของของเหลวแบบสุ่มอย่างไม่สม่ำเสมอเวลา w.r.t เนื่องจากแรงรบกวนที่เฉื่อย

แต่กระแสปั่นป่วนสามารถอย่างไรก็ตามได้รับการปฏิบัติเป็นสถิติไหลเชี่ยวมั่นคง (เฉพาะในความรู้สึกทางสถิติว่าลักษณะการไหลเฉลี่ยไม่แตกต่างกันไปตามช่วงเวลา) และการไหลเชี่ยวปั่นป่วนสถิติไม่คงที่ (หมายถึงคุณสมบัติการไหลแปรปรวน ด้านล่างแม้ว่าการไหลแบบปั่นป่วนจะสุ่มและไม่คงที่โดยเนื้อแท้การไหลเฉลี่ยนั้นคงที่หรือไม่มั่นคง

โดยสรุปแล้วการไหลแบบปั่นป่วนเป็นการไหลที่ไม่คงที่โดยเนื้อแท้

หวังว่านี่จะช่วย !!!


ตอบ 3:

ลองพิจารณาตัวอย่าง: การไหลในท่อกลม ให้เราตรวจสอบองค์ประกอบ x ของความเร็ว (u) ที่จุด P (พูด)

โฟลว์ไม่คงที่ (ตามชื่อแนะนำ) คือโฟลว์ที่คุณสมบัติแตกต่างกันไปตามเวลา w.r.t และการไหลอย่างต่อเนื่องคือการไหลที่คุณสมบัติไม่เปลี่ยนเวลา w.r.t

การไหลแบบราบเรียบสามารถคงที่ (รูปที่ A) หรือไม่คงที่ (รูปที่ B)

การพูดอย่างเคร่งครัดการไหลแบบปั่นป่วนมักไม่เสถียร (รูปที่ C) เนื่องจากมันเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของคุณสมบัติการไหลของของเหลวแบบสุ่มอย่างไม่สม่ำเสมอเวลา w.r.t เนื่องจากแรงรบกวนที่เฉื่อย

แต่กระแสปั่นป่วนสามารถอย่างไรก็ตามได้รับการปฏิบัติเป็นสถิติไหลเชี่ยวมั่นคง (เฉพาะในความรู้สึกทางสถิติว่าลักษณะการไหลเฉลี่ยไม่แตกต่างกันไปตามช่วงเวลา) และการไหลเชี่ยวปั่นป่วนสถิติไม่คงที่ (หมายถึงคุณสมบัติการไหลแปรปรวน ด้านล่างแม้ว่าการไหลแบบปั่นป่วนจะสุ่มและไม่คงที่โดยเนื้อแท้การไหลเฉลี่ยนั้นคงที่หรือไม่มั่นคง

โดยสรุปแล้วการไหลแบบปั่นป่วนเป็นการไหลที่ไม่คงที่โดยเนื้อแท้

หวังว่านี่จะช่วย !!!


ตอบ 4:

ลองพิจารณาตัวอย่าง: การไหลในท่อกลม ให้เราตรวจสอบองค์ประกอบ x ของความเร็ว (u) ที่จุด P (พูด)

โฟลว์ไม่คงที่ (ตามชื่อแนะนำ) คือโฟลว์ที่คุณสมบัติแตกต่างกันไปตามเวลา w.r.t และการไหลอย่างต่อเนื่องคือการไหลที่คุณสมบัติไม่เปลี่ยนเวลา w.r.t

การไหลแบบราบเรียบสามารถคงที่ (รูปที่ A) หรือไม่คงที่ (รูปที่ B)

การพูดอย่างเคร่งครัดการไหลแบบปั่นป่วนมักไม่เสถียร (รูปที่ C) เนื่องจากมันเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของคุณสมบัติการไหลของของเหลวแบบสุ่มอย่างไม่สม่ำเสมอเวลา w.r.t เนื่องจากแรงรบกวนที่เฉื่อย

แต่กระแสปั่นป่วนสามารถอย่างไรก็ตามได้รับการปฏิบัติเป็นสถิติไหลเชี่ยวมั่นคง (เฉพาะในความรู้สึกทางสถิติว่าลักษณะการไหลเฉลี่ยไม่แตกต่างกันไปตามช่วงเวลา) และการไหลเชี่ยวปั่นป่วนสถิติไม่คงที่ (หมายถึงคุณสมบัติการไหลแปรปรวน ด้านล่างแม้ว่าการไหลแบบปั่นป่วนจะสุ่มและไม่คงที่โดยเนื้อแท้การไหลเฉลี่ยนั้นคงที่หรือไม่มั่นคง

โดยสรุปแล้วการไหลแบบปั่นป่วนเป็นการไหลที่ไม่คงที่โดยเนื้อแท้

หวังว่านี่จะช่วย !!!