Kolmogorov mikroszkópok

a Kolmogorov mikroszkópok a turbulens áramlás legkisebb skálái. A Kolmogorov-skálán a viszkozitás dominál, és a turbulens kinetikus energia hővé válik. Ezeket a következők határozzák meg

Kolmogorov – hosszskála 6 = (3 ) 1 / 4 {\displaystyle \eta =\balra ({\frac {\nu ^{3}}{\varepsilon }} \ jobbra)^{1/4}} {\displaystyle \ eta = \ left ({\frac {\nu ^{3}} {\varepsilon }} \ right)^{1/4}}
Kolmogorov-időskála 0 / 2 {\displaystyle \tau _{\eta} = \ balra ({\frac {\nu} {\varepsilon}} \jobbra)^{1/2}} {\displaystyle \tau _ {\eta } = \ left ({\frac {\nu} {\varepsilon }} \ right)^{1/2}}
Kolmogorov sebesség skála u ons = ( 6 / 4 {\displaystyle u_ {\eta} = \balra (\nu \varepsilon \jobbra)^{1/4}} {\displaystyle u_ {\eta } = \ left (\nu \ varepsilon \ right)^{1/4}}

ahol a {\displaystyle \varepsilon } \varepsilon a turbulencia kinetikus energiájának tömegegységre jutó átlagos eloszlási sebessége, és a {\displaystyle \nu } \nu a folyadék kinematikus viszkozitása. A Kolmogorov hosszskála tipikus értékei a légköri mozgáshoz, amelyben a nagy örvények hossza kilométer nagyságrendű, 0,1-10 milliméter; kisebb áramlások esetén, mint például a laboratóriumi rendszerekben, a \{\displaystyle\eta }  \ eta sokkal kisebb lehet.

Andrej Kolmogorov 1941-es elméletében bevezette azt az elképzelést, hogy a turbulencia legkisebb skálái univerzálisak (minden turbulens áramlásnál hasonlóak), és csak a {\displaystyle \varepsilon } \varepsilon és a} {\displaystyle \nu} \nu függvénytől függenek. A Kolmogorov-mikroszkópok definíciói ezen ötlet és dimenziós elemzés segítségével nyerhetők. Mivel a kinematikus viszkozitás dimenziója hosszúság2 / idő, és az egységnyi tömegre jutó energiaeloszlási sebesség mérete hosszúság2 / idő3, az egyetlen kombináció, amelynek az idő dimenziója van, az a \ \ displaystyle \tau _ {\eta} =(\nu / \varepsilon )^{1/2}} {\displaystyle \tau _ {\eta } =(\nu / \ varepsilon )^{1/2}} ami a Kolmorogov időskála. Hasonlóképpen, a Kolmogorov-féle hosszskála az egyetlen olyan kombináció, amely a hosszúság dimenziójával rendelkezik, ha a \{\displaystyle\varepsilon } \varepsilon és a \\displaystyle \ nu }  \ nu hosszúságmérettel rendelkezik.

Alternatív megoldásként a Kolmogorov-időskála definíciója a négyzet alakváltozási sebességének átlagos tenzorának inverzéből nyerhető, ami a ( 2) {\displaystyle \tau _{\eta} = (2\langle e_{IJ}E_{IJ}\rangle =(2 \ langle e_ {IJ} e_ {IJ} \ rangle )^{-1/2}} {\displaystyle \tau _ {\eta } =(2 \ langle e_{IJ}e_{ij}\rangle )^{-1/2}} ebből is adódik, hogy (=( = )) 1 / 2 {\displaystyle \tau _{\eta} = (\nu /\varepsilon )^{1/2}} {\displaystyle \tau _ {\eta } =(\nu / \ varepsilon )^{1/2}} az egységnyi tömegre jutó energiaeloszlás mértékének meghatározása alapján = 2 db E I J E I j {\displaystyle \ varepsilon =2 \ nu \ langle E_{IJ}e_{IJ}\rangle } {\displaystyle \varepsilon =2\nu \langle e_{IJ}e_{ij}\rangle }. Ezután a Kolmogorov-hosszskálát úgy kapjuk meg, mint azt a skálát, amelyen a Reynolds-szám egyenlő 1-gyel, R e = U L / 6 = (\displaystyle {\mathit {re}} = 1 {\displaystyle {\mathit {re}}=ul / \nu =(\eta / \tau _{\eta})\eta/\nu =1} {\displaystyle {\mathit {re}}=ul /\nu =(\eta /\tau _{\nu}} ETA}) \ ETA/ \ nu =1}.

a Kolmogorov 1941 elmélet egy átlagos mezőelmélet, mivel feltételezi, hogy a releváns dinamikai paraméter az átlagos energiaeloszlási sebesség. A folyadék turbulenciájában az energiaeloszlási sebesség térben és időben ingadozik, így a mikroszkálákra olyan mennyiségekként lehet gondolni, amelyek térben és időben is változnak. A szokásos gyakorlat azonban az átlagos mezőértékek használata, mivel ezek a legkisebb skálák tipikus értékeit képviselik egy adott áramlásban.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.