Couette-Taylor Current

Couette-Taylor Current

Couette-Taylor áramlás Re = 950-nél
Valaki után elnevezve Maurice Kuette és Jeffrey Ingram Taylor
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

Couette-Taylor áramlás  - a hidrodinamikában egy viszkózus folyadék áramlása, amely viszkózus súrlódási erők hatására lép fel két különböző sebességgel forgó koaxiális henger között .

Az áramlási minta változása a hengerek forgási sebességének növekedésével az egyik leggyakoribb forgatókönyv a káoszba ( turbulencia ) való átmenethez az egyszerű folyadék- és gázáramlásokban.

Áramlási minta

A hengerek alacsony forgási szögsebességeinél (megfelelő Reynolds-számoknál ) az áramlás stabil és tisztán kör alakú, sebességgel

(  egy hengeres koordináta, az állandókat a peremfeltételek alapján határozzuk meg). Ha a hengerek ugyanabba az irányba forognak, akkor az ilyen áramlás stabil az adott körülmények között (Taylor 1923-ban)

hol  van a külső henger sugara. szentségmegkapta (1938) ezt a stabilitási kritériumot a Taylor által a hengerek relatív méretére vonatkozó korlátozások nélkül.

Az áramlás általi stabilitásvesztés (ha a stabilitási kritérium nem teljesül) abban nyilvánul meg, hogy az áramlásban úgynevezett Taylor-örvények keletkeznek. A hengerek közötti teljes teret kitöltik, forgásirányuk váltakozik. Ha a hengerek különböző irányokba forognak, akkor két örvénysor keletkezik, a belső henger felületéhez közeli sor nagyobb intenzitású.

A forgási sebesség további növelése egy nagyon összetett áramlási mintázat – egy turbulens áramlás – megjelenéséhez vezet.

A Couette-Taylor áramlás különböző rezsimjei saját elnevezést kaptak: forgó Taylor-örvények, hullámhatáráramok stb. [1]

A folyadék áramlását a gyűrű alakú térben két forgó henger nyomásgradiens hatására Taylor-Dean áramlásnak nevezzük.

Történelem

Az áram nevét (kör alakú Couette-áramlás) azután kapta, hogy Maurice Couette egy ilyen, általa tervezett eszközzel kísérletileg mérte a folyadék viszkozitását.

Sir Geoffrey Ingram Taylor 1923-ban vizsgálta a Couette-áramlás stabilitását, ez a munka az egyik legjelentősebb a hidrodinamikai stabilitás elméletének fejlődésében. [2] Taylor kimutatta, hogy amint a belső henger forgási szögsebessége egy bizonyos küszöb fölé nő, a tisztán körkörös áramlás instabillá válik, és új stabil állapot jön létre a tengelyszimmetrikus toroid örvényekkel, amelyeket Taylor-örvényeknek neveznek. A henger forgási szögsebességének további növekedésével az áramlás nagyobb tér-idő bonyolultságú állapotokba kerül (zavart örvényáramlás). Ha két henger ellentétes irányba forog, akkor spirális örvényáramlás lép fel.

Jegyzetek

  1. ↑ Andereck, CD; Liu, S.S.; Swinney, HL Flow rezsimek kör alakú Couette rendszerben, függetlenül forgó hengerekkel  //  Journal of Fluid Mechanics  : folyóirat. - 1986. - 1. évf. 164 . - P. 155-183 . - doi : 10.1017/S0022112086002513 . - Iránykód .
  2. ↑ Taylor, GI Két forgó henger között lévő viszkózus folyadék stabilitása   // Phil . Trans. Royal Society  : folyóirat. - 1923. - 1. évf. A223 , sz. 605-615 . - P. 289-343 . doi : 10.1098 / rsta.1923.0008 . - .

Irodalom