Was ist der Reynolds-Stress?


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Die Definitionen aus Wikipedia:

In der Fluiddynamik ist die Reynolds-Spannung die Komponente des Gesamtspannungstensors in einem Fluid, der aus der Mittelungsoperation über die Navier-Stokes-Gleichungen erhalten wird, um turbulente Schwankungen des Fluidimpulses zu berücksichtigen.

Diese Definition ist ungefähr so ​​nützlich wie ein Schokoladenkamin, um den Begriff auf praktische Weise zu verstehen. .

Wir betreten die Welt der Rechenflüssigkeit Dynamik. Soweit ich feststellen kann, besteht die Idee darin, den Effekt von Turbulenzen in der Strömung zu quantifizieren.

Jede Strömung kann turbulent werden, wenn die Geschwindigkeit hoch genug wird, aber wenn das Rohr, die Leitung oder der Kanal eine haben unregelmäßige Oberfläche oder plötzliche Querschnittsänderungen, dann werden turbulente Strömungen und Wirbel bei niedrigeren Reynolds-Zahlen eingeführt.

Diese Wirbel haben eine resultierende Bewegung, die nicht in Strömungsrichtung verläuft, was zu einer variablen Volumenströmung führen kann , tangentiale Belastungen (Spannungen) und Kavitation.

Der Beitragsgrad dieser Wirbel kann bei normalen Rohrleitungen ohne plötzliche Schritte gering sein, sodass es sich um eine Überlegung zweiter oder dritter Ordnung handelt. Wenn die Geometrie jedoch so konfiguriert ist, kann der Effekt der Reynolds-Spannung erster Ordnung sein.

Die Reynolds-Spannung ist nur für bestimmte Anwendungen ein wichtiger Faktor.

Ich bin mir nicht sicher, ob ich half jedem, die Bedeutung auf praktische Weise zu verstehen, ohne auf die verwirrende Mathematik einzugehen.

Alan

Antwort

Beide sind richtig, Stress ist ein Tensor und ein Vektor . Ich kann Ihnen ein klares Beispiel für die Poroelastizität geben, die mein Forschungsgebiet ist. Aus fundamentalen Gleichungen können wir einen symmetrischen Tensor SigmaT zweiter Ordnung in vier Dimensionen definieren, der durch eine (4 x 4) -Matrix dargestellt wird, die den im porösen Gestein wirkenden Massenspannungstensor Sigma B und den in der Flüssigkeit wirkenden Fluidspannungs-SigmaF enthält Auffüllen der Poren, die beide die Verformung des Gesteins beeinflussen:

Wir können diesen Tensor einem siebendimensionalen Spannungsvektor äquivalent machen durch Erweiterung. Unter Verwendung entsprechender Beziehungen erscheint die Koeffizientenmatrix C B explizit in der folgenden Vektorgleichung:

Wobei die Epsilons die poroelastischen Stämme sind. Ich hoffe, dieses kurze Beispiel könnte Ihre Frage beantworten, die den Punkt veranschaulicht.

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