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Es el flujo de un fluido viscoso en el espacio libre bajo ningún gradiente de presión siempre laminar?

Considere la posibilidad de una (Newtoniano) líquido viscoso incompresible en un espacio de tres dimensiones, cuyo campo de velocidad $\mathbb{v}=\mathbb{v}(x,y,z,t)$ mueve de acuerdo a las ecuaciones de Navier-Stokes

$$\tag{1}\label{e1}\frac{\partial\mathbb{v}}{\partial t}+(\mathbb{v}\cdot\nabla)\mathbb{v}-\nu\Delta\mathbb{v}=-\nabla p\ ,$$

donde $\nu$ es la viscosidad cinemática y $p$ es la presión (escalar) de campo que actúa sobre el fluido. Suponga que el gradiente de presión es siempre cero: $\nabla p=0$ todas partes para todas las épocas $t\geq 0$. Supongamos que el líquido está en el libre espacio (es decir, sin límites) y tenemos como una condición inicial suave, un campo de velocidad $\mathbb{v}(x,y,z,0)=\mathbb{v}_0(x,y,z)\not\equiv 0$ que se desvanece fuera de una región acotada de $\mathbb{R}^3$.

Pregunta: ¿Es posible que el flujo de desarrollar la turbulencia en este caso?

Edit: como discused en los comentarios a sammy jerbo la respuesta de abajo (a quien doy las gracias por ayudarme a hacer mi duda más precisos), mi expectativa en la ausencia de un gradiente de presión y de límite de las fuerzas de arrastre (a diferencia de por ejemplo, en el flujo de Couette entre una placa estacionaria y una móvil y paralelo) es que la disipación de plazo $-\nu\Delta\mathbb{v}$ domina el término de convección $(\mathbb{v}\cdot\nabla)\mathbb{v}$ y el flujo de fluido debería comportarse como una especie de "calor" de flujo, disipando a lo largo del tiempo hasta que el líquido deja de moverse (tal vez después de una cantidad infinita de tiempo) - en particular, espero que el flujo de permanecer laminar en todo momento $t>0$ (por lo tanto, el tono de la pregunta del título). Dicho de otra manera, la pregunta anterior se reduce a:

Pregunta (reformulado): ¿el lineal de la parte de la izquierda de \eqref{e1} (que es esencialmente un calor operador que actúe en $\mathbb{v}$) dominan en virtud de las anteriores hipótesis?

Si eso es realmente cierto, me gustaría ver un matemáticamente preciso argumento para esto, basado en las ecuaciones de Navier-Stokes \eqref{e1}.

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christo16 Puntos 2546

RESPUESTA ACTUALIZADA

Lo siento, yo interprete a su pregunta de manera demasiado estrecha.

El flujo de Couette se produce sin un gradiente de presión, debido al arrastre viscoso de una superficie límite, y es laminar. Si la fuerza de arrastre es mayor el flujo puede llegar a ser turbulento.

Si un transitorio de inercia flujo comienza laminar creo que debe seguir siendo laminar como muere, porque la velocidad de flujo de disminución en todos los puntos. (No creo que el flujo puede ser laminar en Re1, turbulenta en Re2 y laminar de nuevo en Te3, donde Re1 < Re2 < Te3.)

RESPUESTA ORIGINAL

Para un fluido viscoso, si no hay gradiente de presión, a continuación, que no hay flujo.

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