Динамика флуида: Која је разлика између хаотичног и турбулентног тока?


Одговор 1:

Да би се избегла забуна, треба приметити да су неки математичари и физичари, главни међу њима Ј. Ц. Спротт, сковали појам "хаотични ток" у односу на било који скуп једнаџби који исказује хаотично понашање, тј. Реакција система показује осетљиву зависност од почетних услова. Динамичари флуида приметили су да многи случајеви мешања течности показују фрактално понашање, халу ознаку хаоса и измислили су фразу „хаотично мешање“ да би се односили на такве токове.

С обзиром на сличности између стварних протока флуида који прелазе из ламинарних у турбулентне и динамичке системе који прелазе између устаљеног и чудног атрактора, природно је да се јављају модерне теорије које се односе на турбуленцију и теорију хаоса, а најистакнутије су оне Давида Роуллеа и Флориса Такенса . Можда ћете пронаћи одговор на питање: Шта је разлика између нестабилног или несталног протока течности и турбулентног струјања течности? детаљније у својој расправи о том питању.

Колико знам, сви случајеви онога што је познато као "хаотично мешање" су примери хармоничних, субхармоничних или квази-периодичних режима протока који постоје у ламинарно-турбулентном режиму транзиције токова. Стога, они не би испољавали исто статистичко понашање као истински статистички стационарни турбулентни ток.


Одговор 2:

У многим апликацијама човек жели да максимизира брзину мешања течности. У најједноставнијем окружењу, то значи да желимо да смањимо колико је могуће време молекуларне дифузије да би се хомогенизирала почетно нехомогена расподела скаларног пратилаца. Ако нема адвекције, молекулска дифузија сама по себи треба веома дуго да се постигне хомогеност, чак и у прилично малим посудама. Дакле, користимо адвекцију да убрзамо овај процес.

Класичан и познатији начин за то је кроз турбуленције: наметањем високог Реинолдсовог броја у 3Д протоку, ми покрећемо стварање Колмогорове енергије при чему енергија тече од великих до малих скала. Ову енергетску каскаду зрцали одговарајућа каскада у било којем скаларном пољу адекватном заједно са протоком, чија се дистрибуција током овог процеса развија у малим структурама, које се потом брзо хомогенизују молекуларном дифузијом. Са становишта мешања, таква турбуленција је, дакле, начин да се брзо, мале димензије створе у просторној расподјели додељених поља, што резултира њиховим глатким дифузијом.

Хаотична адвекција (Ареф, 1984) другачији је начин стварања малих димензија у просторној дистрибуцији адекватних поља, коришћењем својства истезања и савијања хаотичних токова. Хаотична динамика брзо развија сваку глатку почетну расподелу у сложеном обрасцу нити или листова, зависно од димензионалности система, који се експоненцијално брзо креће ка геометријском узорку са фракталном структуром. Захваљујући растезању, размере дужине конструкција у контракционим смеровима смањују се експоненцијално брзо, а када постану довољно мале, изглађују се дифузијом. Ово је чисто кинематски ефекат, који не треба високе Реинолдсове бројеве и постоји чак и у временски зависним токовима 2Д Стокеса.

Хаотична адвекција се према томе може дефинисати као стварање малих вага у протоку својом хаотичном динамиком. Мешање хаотичном адвекцијом има предности у односу на турбуленцију то што не захтева већи унос енергије потребан за одржавање каскаде Колмогоров што чини бурно мешање, и може се поставити у ситуацијама, као што су микрофлуиди, у којима је висок Реинолдсов број није опција.

Шта је Реинолдсов број?


Одговор 3:

У многим апликацијама човек жели да максимизира брзину мешања течности. У најједноставнијем окружењу, то значи да желимо да смањимо колико је могуће време молекуларне дифузије да би се хомогенизирала почетно нехомогена расподела скаларног пратилаца. Ако нема адвекције, молекулска дифузија сама по себи треба веома дуго да се постигне хомогеност, чак и у прилично малим посудама. Дакле, користимо адвекцију да убрзамо овај процес.

Класичан и познатији начин за то је кроз турбуленције: наметањем високог Реинолдсовог броја у 3Д протоку, ми покрећемо стварање Колмогорове енергије при чему енергија тече од великих до малих скала. Ову енергетску каскаду зрцали одговарајућа каскада у било којем скаларном пољу адекватном заједно са протоком, чија се дистрибуција током овог процеса развија у малим структурама, које се потом брзо хомогенизују молекуларном дифузијом. Са становишта мешања, таква турбуленција је, дакле, начин да се брзо, мале димензије створе у просторној расподјели додељених поља, што резултира њиховим глатким дифузијом.

Хаотична адвекција (Ареф, 1984) другачији је начин стварања малих димензија у просторној дистрибуцији адекватних поља, коришћењем својства истезања и савијања хаотичних токова. Хаотична динамика брзо развија сваку глатку почетну расподелу у сложеном обрасцу нити или листова, зависно од димензионалности система, који се експоненцијално брзо креће ка геометријском узорку са фракталном структуром. Захваљујући растезању, размере дужине конструкција у контракционим смеровима смањују се експоненцијално брзо, а када постану довољно мале, изглађују се дифузијом. Ово је чисто кинематски ефекат, који не треба високе Реинолдсове бројеве и постоји чак и у временски зависним токовима 2Д Стокеса.

Хаотична адвекција се према томе може дефинисати као стварање малих вага у протоку својом хаотичном динамиком. Мешање хаотичном адвекцијом има предности у односу на турбуленцију то што не захтева већи унос енергије потребан за одржавање каскаде Колмогоров што чини бурно мешање, и може се поставити у ситуацијама, као што су микрофлуиди, у којима је висок Реинолдсов број није опција.

Шта је Реинолдсов број?


Одговор 4:

У многим апликацијама човек жели да максимизира брзину мешања течности. У најједноставнијем окружењу, то значи да желимо да смањимо колико је могуће време молекуларне дифузије да би се хомогенизирала почетно нехомогена расподела скаларног пратилаца. Ако нема адвекције, молекулска дифузија сама по себи треба веома дуго да се постигне хомогеност, чак и у прилично малим посудама. Дакле, користимо адвекцију да убрзамо овај процес.

Класичан и познатији начин за то је кроз турбуленције: наметањем високог Реинолдсовог броја у 3Д протоку, ми покрећемо стварање Колмогорове енергије при чему енергија тече од великих до малих скала. Ову енергетску каскаду зрцали одговарајућа каскада у било којем скаларном пољу адекватном заједно са протоком, чија се дистрибуција током овог процеса развија у малим структурама, које се потом брзо хомогенизују молекуларном дифузијом. Са становишта мешања, таква турбуленција је, дакле, начин да се брзо, мале димензије створе у просторној расподјели додељених поља, што резултира њиховим глатким дифузијом.

Хаотична адвекција (Ареф, 1984) другачији је начин стварања малих димензија у просторној дистрибуцији адекватних поља, коришћењем својства истезања и савијања хаотичних токова. Хаотична динамика брзо развија сваку глатку почетну расподелу у сложеном обрасцу нити или листова, зависно од димензионалности система, који се експоненцијално брзо креће ка геометријском узорку са фракталном структуром. Захваљујући растезању, размере дужине конструкција у контракционим смеровима смањују се експоненцијално брзо, а када постану довољно мале, изглађују се дифузијом. Ово је чисто кинематски ефекат, који не треба високе Реинолдсове бројеве и постоји чак и у временски зависним токовима 2Д Стокеса.

Хаотична адвекција се према томе може дефинисати као стварање малих вага у протоку својом хаотичном динамиком. Мешање хаотичном адвекцијом има предности у односу на турбуленцију то што не захтева већи унос енергије потребан за одржавање каскаде Колмогоров што чини бурно мешање, и може се поставити у ситуацијама, као што су микрофлуиди, у којима је висок Реинолдсов број није опција.

Шта је Реинолдсов број?


Одговор 5:

У многим апликацијама човек жели да максимизира брзину мешања течности. У најједноставнијем окружењу, то значи да желимо да смањимо колико је могуће време молекуларне дифузије да би се хомогенизирала почетно нехомогена расподела скаларног пратилаца. Ако нема адвекције, молекулска дифузија сама по себи треба веома дуго да се постигне хомогеност, чак и у прилично малим посудама. Дакле, користимо адвекцију да убрзамо овај процес.

Класичан и познатији начин за то је кроз турбуленције: наметањем високог Реинолдсовог броја у 3Д протоку, ми покрећемо стварање Колмогорове енергије при чему енергија тече од великих до малих скала. Ову енергетску каскаду зрцали одговарајућа каскада у било којем скаларном пољу адекватном заједно са протоком, чија се дистрибуција током овог процеса развија у малим структурама, које се потом брзо хомогенизују молекуларном дифузијом. Са становишта мешања, таква турбуленција је, дакле, начин да се брзо, мале димензије створе у просторној расподјели додељених поља, што резултира њиховим глатким дифузијом.

Хаотична адвекција (Ареф, 1984) другачији је начин стварања малих димензија у просторној дистрибуцији адекватних поља, коришћењем својства истезања и савијања хаотичних токова. Хаотична динамика брзо развија сваку глатку почетну расподелу у сложеном обрасцу нити или листова, зависно од димензионалности система, који се експоненцијално брзо креће ка геометријском узорку са фракталном структуром. Захваљујући растезању, размере дужине конструкција у контракционим смеровима смањују се експоненцијално брзо, а када постану довољно мале, изглађују се дифузијом. Ово је чисто кинематски ефекат, који не треба високе Реинолдсове бројеве и постоји чак и у временски зависним токовима 2Д Стокеса.

Хаотична адвекција се према томе може дефинисати као стварање малих вага у протоку својом хаотичном динамиком. Мешање хаотичном адвекцијом има предности у односу на турбуленцију то што не захтева већи унос енергије потребан за одржавање каскаде Колмогоров што чини бурно мешање, и може се поставити у ситуацијама, као што су микрофлуиди, у којима је висок Реинолдсов број није опција.

Шта је Реинолдсов број?