Чому ми можемо нехтувати інерційним (але не в'язким) терміном у Нав'є-Стокса при малому потоці та високій в'язкості?


8

Чому ми можемо нехтувати інерційним (але не в'язким) терміном у Нав'є-Стокса при малому потоці та високій в'язкості?

Повне Нав'є-Стокса:ρDv→Dt=ρg−∇P+μ∇2v→

Інерційний термін: .Dv→Dt=∂v→∂t+∂v→∂xvx+∂v→∂yvy+∂v→∂zvz

І як ми припускаємо стаціонарний потік і низьку швидкість: . І тому випливає, що інерційний термін можна ігнорувати.∂v→∂t=0,∂v→∂x≈0,∂v→∂y≈0,∂v→∂z≈0

Однак у моєму матеріалі також зазначено, що буде домінуючим терміном під час цих обставин. Чому не буде так, що також? ∇ 2 → v → ∂ 2 → vμ∇2v→∇2v→→∂2v→∂x2≈0,∂2v→∂y2≈0,∂2v→∂z2≈0→μ∇2v→≈0


Чи можете ви цитувати книгу / документ / тощо. що висунуло цю претензію? Це допоможе побачити це в контексті.
— Карлтон

Навчальний посібник - "Основи імпульсу, теплоти та масопередачі" Велті, Роррера та Фостера. На жаль, це проблема в документі з проблемної практики на шведській мові, тому я не впевнений, чи допоможе це.
— Раул

У мене є 4-е видання цієї книги (англійська версія). Подивлюсь і побачу, чи пояснюють вони більше.
— Карлтон

Це досить суттєва помилка / помилка щодо стану і я можу зрозуміти вашу плутанину щодо другого похідного! Якщо проблему з практикою ∂βuα≈0
— вирішують

@nluigi Я не бачу, звідки ви отримуєте з питання про ОП, або навіть, що означає це вираз. Що таке і , і що таке диференціальний wrt? β α∂βuα≈0βα
— Асад Саедюддін

Відповіді:


4

Зазвичай, мається на увазі низький витрата і висока в'язкість, це те, що ми маємо справу з так званим низьким потоком чисел Рейнольдса. Число Рейнольдса - це безрозмірне число, яке є співвідношенням інерційних сил ( ) та в'язкої сили ( ): Для низьких в'язких сил переважають (ламінарний режим), а для високих інерційні сили домінують (турбулентний режим). Числа без розмірів, такі якμ U / L R e = ρ U UρUUμU/L ReReRe

Re=ρUUμU/L=ρULμ
ReReReпроявлятись природним шляхом через процес, відомий як "масштабування", в якому рівняння робляться невимірними; завдяки цьому процесу можна сказати, які терміни є мізерними на основі значень відповідних безрозмірних чисел. Для отримання додаткової інформації перевірте мою відповідь на це питання.

Технічно сказати, що "низький потік і висока в'язкість" недостатньо, щоб сказати, що ми маємо справу з низьким потоком оскільки це також залежить від шкали довжини L (зазвичай діаметр труби тощо) і щільності ρ (повітря або води ), але зазвичай мається на увазі, що саме так.ReLρ

∂βuα≈0uβ∂βuα≪μ∂β2uαuβ∂βuα≈0uβ∂βuα≈0∂βuα≈0uβ≈0∂βuα∂βuα∼U/LLReO(U)∂β2uα∼U/L2показує, що вони будуть ще більш значущими. Отже, причина, чому інерційні умови є незначними, але в'язкими - не.


2

∇2v→|v→|vwu

u∇u∇u

∇2v→={−|∇2u|,0,0}

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.