【流体力学】从无量纲化的NS方程看几个准则数:施特劳哈尔数、雷诺数、弗劳德数
之前沒怎么關(guān)注,今天偶然翻閱Ferziger的書發(fā)現(xiàn)幾個準(zhǔn)則數(shù)的意義可以從NS方程上找到:
來自Ferziger的計算流體力學(xué)教材、
首先把幾個物理量無量綱化,如下:
帶入到NS方程中(這里給張量式)
然后整理歸納,得到無量綱化的NS方程,如下
(其中g(shù)amma是重力加速度)
其中幾個準(zhǔn)則數(shù)為
St是施特勞哈爾數(shù)Strouhal,表征流動非定常性
Re是雷諾數(shù)Reynolds,表征粘性
Fr是弗勞德數(shù)Froude,表示慣性力和重力量級的比
從NS方程上來看
St在是非定常項的系數(shù),因此當(dāng)St很小的時候,可以忽略非定常性
Re的倒數(shù)是粘性項的系數(shù),因此當(dāng)Re很大的時候,可以忽略粘性,即無粘流動,簡化為歐拉方程,采用勢流方法求解(OpenFOAM里為potentialFoam)
Fr的倒數(shù)的平方是重力項的系數(shù),因此當(dāng)Fr很大的時候,可以忽略重力
以上是從系數(shù)很小,以至于忽略的方向上來對NS方程進(jìn)行簡化的,
下面還可以從系數(shù)很大,以至于占據(jù)了主導(dǎo),而忽略了其他項來進(jìn)行簡化:
若Re很小,以至于粘性項占據(jù)主導(dǎo),則簡化為蠕動流,或斯托克斯流。此時只關(guān)注壓力項和粘性項,其他項都忽略。
總結(jié)
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