تمدد الدوامة

دراسات عن الدوامات في حركة السوائل المضطربة من قبل ليوناردو دافنشي .

في ديناميكا الموائع ، يُعرف تمدد الدوامات بأنه استطالة الدوامات في تدفق الموائع ثلاثي الأبعاد، ويرتبط بزيادة مقابلة في مركبة الدوامية في اتجاه التمدد - وذلك بسبب حفظ الزخم الزاوي . [ 1 ]

يرتبط تمدد الدوامة بحد معين في معادلة الدوامة . على سبيل المثال، يخضع نقل الدوامة في تدفق غير قابل للانضغاط وغير لزج لـ

دωدت=(ω)v،{\displaystyle {D{\vec {\omega }} \over Dt}=\left({\vec {\omega }}\cdot {\vec {\nabla }}\right){\vec {v}},}

حيث D/Dt هو المشتق المادي . يمثل حد المصدر على الجانب الأيمن حد تمدد الدوامة، وهو يُضخّم الدوامية.ω{\displaystyle {\vec {\أوميغا }}}عندما تتباعد السرعة في الاتجاه الموازي لـω{\displaystyle {\vec {\أوميغا }}}.

يُعد دوامة برجر مثالاً بسيطاً على تمدد الدوامة في التدفق اللزج .

يُعدّ تمدد الدوامات جوهر وصف تدرج طاقة الاضطراب من المقاييس الكبيرة إلى المقاييس الصغيرة . في الاضطراب، تكون عناصر المائع ، في المتوسط، أطول من أن تكون مضغوطة . وينتج عن ذلك في النهاية تمدد أكبر للدوامات من انضغاطها . بالنسبة للتدفق غير القابل للانضغاط -بسبب حفظ حجم عناصر المائع- فإن التمدد يعني ترقق عناصر المائع في الاتجاهات العمودية على اتجاه التمدد. وهذا يقلل من المقياس القطري للدوامية المصاحبة. وأخيرًا، على المقاييس الصغيرة من رتبة المقاييس الميكروية لكولموغوروف ، تتبدد طاقة الحركة للاضطراب على شكل حرارة بفعل اللزوجة الجزيئية . [ 2 ] [ 3 ]

ملحوظات

  1. Tennekes & Lumley (1972) ص 83-84.
  2. Chorin (2005)، ص 91-111.
  3. Tennekes & Lumley (1972) ص 75–92.

مراجع