Bir sıvının sabit veya sabit olmayan akışı ile bir sıvının türbülanslı akışı arasındaki fark nedir?


cevap 1:

Harika bir soru. Aşağıdaki açıklama son derece karmaşık ve karmaşık bir konunun itirafıyla basitleştirilmiş bir açıklamasıdır; ve daha derinlemesine çalışmak oldukça faydalı.

Akış türlerinden bahsederken, akışkan dinamikçiler genellikle akış rejimlerini ifade eder. Bir akış rejimini, genel nitelikleri ve matematiksel açıklamaları tüm özel düzenlemelerde paylaşan evrensel bir akış türü olarak düşünebiliriz. En yaygın iki akış rejimi laminer akış ve türbülanslı akıştır. Genel olarak konuşursak, laminer akışlar sabit ve pürüzsüz görünürken, türbülanslı akışlar kararsız, girdaplı ve periyodik olmayan görünür.

Bu iki tür akış arasındaki farklar ve nedenleri hakkındaki ilk bilimsel araştırmalardan bazıları, 1800'lerin sonlarında Osborne Reynolds tarafından, "Sıkıştırılamaz viskoz akışkanların dinamik teorisi hakkında ve "ölçütün belirlenmesi".

Çalışmalarından ve George Stokes'in önceki çalışmalarından, bir akışın laminer mi yoksa türbülanslı mı olduğu ile çok başarılı bir şekilde ilişkilendirilen boyutsuz bir sayının tanımı geldi, Reynolds'un akan bir sıvı için atalet direncinin viskoz dirence oranını ifade ettiği .

Bu çalışmalar ve diğer çalışmalar yoluyla, düşük Reynolds'ların tanımladığı akışların kısmen Laminar akış sergilediği, yüksek Reynolds'ların tanımladığı akışların türbülanslı davranış sergilediği iyi anlaşılmıştır. Bu bağımlılığın bir örneği, iki boyutlu silindiri geçen akış için aşağıdaki şekilde görülebilir.

Phyiscs.info üzerinden

Genellikle laminer-türbülanslı geçiş olarak adlandırılan laminer ve türbülanslı akışlar arasındaki bu gri alanda olanlara girmeden önce resmi olarak "kararsız akışı" tanımlamalıyız. Kararsız akış, zamana bağımlılık gösteren herhangi bir akıştır. Matematiksel olarak konuşursak, kararsız akışlar, aşağıda gösterilen Navier-Stokes denklemlerinde zamana göre hız alanının kısmi türevinin sıfıra eşit olmadığı akışlardır:

Laminar akışlar için bu türev sıfıra eşittir ve akış sabittir.

Herhangi bir özel akış örneği için, laminerden türbülanslı akışa geçiş, geniş bir Reynolds sayısı aralığında meydana gelebilir, ancak kolaylık sağlamak için 2 boyutlu silindir örneğine sadık kalacağız. Reynolds'un 100 ve 1000 arasındaki # sayılarında akış davranışındaki değişiklikleri görmeye başlarız. İlk olarak, akış, silindirden ayrılır ve silindirin aşağı akış tarafında devridaim eden girdaplar oluşturur. Reynolds'ın sayısı artmaya devam ettikçe, bu girdaplar ayrılır ve aşağıda görüntülenen von Karman girdap caddesi olarak bilinen periyodik bir akış koşulu oluşturur.

Cesareo de La Rosa Siqueira ile

Okuyucunun görebileceği gibi, bu akış zaman içinde periyodik olduğu için açıkça kararsızdır, ancak aynı zamanda çalkantılı değildir. Bu periyodik akış, laminardan türbülanslı akışa geçişte sıklıkla görülen bir adımdır, şu anda tam olarak anlaşılamayan olağanüstü karmaşık bir süreçtir. Açık olan, geçiş akışlarının burada tarif edildiği gibi karakteristik aşamaları paylaşması ve büyük olasılıkla Navier-Stokes denklemlerinin kararsızlığının ve kaotik, doğrusal olmayan, dinamik bir sistem olarak davranışlarının sonucudur. Basit dinamik sistemlerin bile, gerçek akışkan geçiş geçiş davranışını dikkate değer bir şekilde hatırlatan zamandan istikrarsız davranışa geçiş yaptığı iyi bilinir; David Ruelle ve Floris Takens'in çalışması, türbülans.


cevap 2:

Bir örnek düşünün: Dairesel bir boruda akış. Hızın x-bileşenini (u) P noktasından izleyelim (diyelim)

Kararsız akış (adından da anlaşılacağı gibi) özellikleri w.r.t süresinde değişen akıştır. Ve sabit akış, özellikleri w.r.t zamanında değişmeyen akıştır.

laminer akış sabit (Şekil A) veya kararsız olabilir (Şekil B)

Kesin olarak, türbülanslı akış her zaman doğal olarak dengesizdir (Şekil C) çünkü eylemsiz rahatsız edici kuvvetler nedeniyle akışkan akış özelliklerinde zamanla rastgele düzensiz hızlı varyasyonlar içerir.

Ancak Türbülanslı akışlar, yine de, istatistiksel olarak sabit türbülanslı akış olarak değerlendirilebilir (sadece istatistiksel anlamda, ortalama akış özelliklerinin zamanla değişmediği) ve istatistiksel olarak kararsız türbülanslı akış (ortalama akış özellikleri zamanla değişir), lütfen şekle bakın Türbülanslı akış doğası gereği rastgele ve kararsız olmasına rağmen, ortalama akış sabit veya kararsız olabilir.

Sonuç olarak, türbülanslı akış doğal olarak kararsız bir akıştır, ancak istatistiksel anlamda sabit veya kararsız olarak tedavi edilebilir.

Bu yardımcı olur umarım!!!


cevap 3:

Bir örnek düşünün: Dairesel bir boruda akış. Hızın x-bileşenini (u) P noktasından izleyelim (diyelim)

Kararsız akış (adından da anlaşılacağı gibi) özellikleri w.r.t süresinde değişen akıştır. Ve sabit akış, özellikleri w.r.t zamanında değişmeyen akıştır.

laminer akış sabit (Şekil A) veya kararsız olabilir (Şekil B)

Kesin olarak, türbülanslı akış her zaman doğal olarak dengesizdir (Şekil C) çünkü eylemsiz rahatsız edici kuvvetler nedeniyle akışkan akış özelliklerinde zamanla rastgele düzensiz hızlı varyasyonlar içerir.

Ancak Türbülanslı akışlar, yine de, istatistiksel olarak sabit türbülanslı akış olarak değerlendirilebilir (sadece istatistiksel anlamda, ortalama akış özelliklerinin zamanla değişmediği) ve istatistiksel olarak kararsız türbülanslı akış (ortalama akış özellikleri zamanla değişir), lütfen şekle bakın Türbülanslı akış doğası gereği rastgele ve kararsız olmasına rağmen, ortalama akış sabit veya kararsız olabilir.

Sonuç olarak, türbülanslı akış doğal olarak kararsız bir akıştır, ancak istatistiksel anlamda sabit veya kararsız olarak tedavi edilebilir.

Bu yardımcı olur umarım!!!


cevap 4:

Bir örnek düşünün: Dairesel bir boruda akış. Hızın x-bileşenini (u) P noktasından izleyelim (diyelim)

Kararsız akış (adından da anlaşılacağı gibi) özellikleri w.r.t süresinde değişen akıştır. Ve sabit akış, özellikleri w.r.t zamanında değişmeyen akıştır.

laminer akış sabit (Şekil A) veya kararsız olabilir (Şekil B)

Kesin olarak, türbülanslı akış her zaman doğal olarak dengesizdir (Şekil C) çünkü eylemsiz rahatsız edici kuvvetler nedeniyle akışkan akış özelliklerinde zamanla rastgele düzensiz hızlı varyasyonlar içerir.

Ancak Türbülanslı akışlar, yine de, istatistiksel olarak sabit türbülanslı akış olarak değerlendirilebilir (sadece istatistiksel anlamda, ortalama akış özelliklerinin zamanla değişmediği) ve istatistiksel olarak kararsız türbülanslı akış (ortalama akış özellikleri zamanla değişir), lütfen şekle bakın Türbülanslı akış doğası gereği rastgele ve kararsız olmasına rağmen, ortalama akış sabit veya kararsız olabilir.

Sonuç olarak, türbülanslı akış doğal olarak kararsız bir akıştır, ancak istatistiksel anlamda sabit veya kararsız olarak tedavi edilebilir.

Bu yardımcı olur umarım!!!