Dinàmica de fluids: quina diferència hi ha entre el flux caòtic i el flux turbulent?


Resposta 1:

Per evitar la confusió, cal destacar que alguns matemàtics i físics, entre ells J. C. Sprott, han encunyat el terme "caòtic flux" en relació amb qualsevol conjunt d'equacions que presenten un comportament caòtic, és a dir, la resposta del sistema mostra una dependència sensible de les condicions inicials. Els dinamitzadors de fluids han notat que molts casos de barreja de fluids presenten un comportament fractal, una marca de caos i han encunyat la frase "mescla caòtica" per referir-se a aquests fluxos.

Ateses les similituds observades entre els fluxos de fluids reals que passen del sistema laminar als sistemes dinàmics turbulents i transitoris entre atractius en estat estacionari i estranys, ha estat natural que apareguin les teories modernes relacionades amb la turbulència amb la teoria del caos, la més notable de David Roulle i Floris Takens. . Podeu trobar la resposta a Quina diferència hi ha entre el flux inestable o no constant d’un fluid i el flux turbulent d’un fluid? més detallada en la seva discussió sobre l'assumpte.

Segons el meu coneixement, tots els casos del que es coneix com a "barreja caòtica" són exemples de règims de fluxos harmònics, subarmònics o quasi-periòdics que existeixen en el règim de transició laminar-turbulent. Per tant, no mostrarien el mateix comportament estadístic que el flux turbulent realment estacionari.


Resposta 2:

En moltes aplicacions, es vol maximitzar la taxa de mescla d’un fluid. En el context més senzill, això vol dir que volem reduir el màxim de temps el temps que es necessita per a la difusió molecular per homogeneïtzar una distribució inicialment inhomogènia d’un traçador escalar. Si no hi ha cap advecció, la difusió molecular per si mateixa triga molt a aconseguir una homogeneïtat, fins i tot en envasos força petits. Per tant, utilitzem l'advecció per accelerar aquest procés.

La manera més clàssica i més coneguda de fer-ho és mitjançant la turbulència: mitjançant la imposició d’un elevat nombre de Reynolds en un flux 3D, desencadenem la formació d’energia de Kolmogorov per la qual l’energia flueix de gran a petita escala. Aquesta cascada d’energia es veu reflectida per una cascada corresponent en qualsevol camp escalar adverada juntament amb el flux, la distribució de la qual es desenvolupa en aquest procés a estructures a petita escala, que després s’homogeneïtzen ràpidament per difusió molecular. Des del punt de vista de la barreja, aquesta turbulència és, per tant, una manera de crear, de forma ràpida, estructures a petita escala en la distribució espacial dels camps adverats, amb la qual cosa es pot suavitzar la difusió

L’advecció caòtica (Aref, 1984) és una manera diferent de generar estructures a petita escala en la distribució espacial dels camps adverats, mitjançant la propietat d’estirament i plegament dels fluxos caòtics. La dinàmica caòtica evoluciona ràpidament qualsevol distribució inicial suau cap a un patró complex de filaments o làmines, depenent de la dimensionalitat del sistema, que tendeix exponencialment ràpidament a un patró geomètric amb una estructura fractal. A causa de l'estirament, les escales de longitud de les estructures en les direccions de contractació disminueixen exponencialment ràpidament i, quan es fan prou petites, es suavitzen per difusió. Aquest és un efecte purament cinemàtic, que no necessita nombres de Reynolds elevats i existeix fins i tot en els fluxos StD 2D dependents del temps.

L’advecció caòtica es pot definir així com la creació de petites escales en un flux per la seva dinàmica caòtica. La barreja per advecció caòtica té els avantatges sobre la turbulència que no requereix la major quantitat d’energia necessària per mantenir la cascada de Kolmogorov que fa la mescla turbulenta i es pot configurar en situacions, com ara els microfluídics, en què un nombre de Reynolds és alt. no és una opció.

Quin és el número de Reynolds?


Resposta 3:

En moltes aplicacions, es vol maximitzar la taxa de mescla d’un fluid. En el context més senzill, això vol dir que volem reduir el màxim de temps el temps que es necessita per a la difusió molecular per homogeneïtzar una distribució inicialment inhomogènia d’un traçador escalar. Si no hi ha cap advecció, la difusió molecular per si mateixa triga molt a aconseguir una homogeneïtat, fins i tot en envasos força petits. Per tant, utilitzem l'advecció per accelerar aquest procés.

La manera més clàssica i més coneguda de fer-ho és mitjançant la turbulència: mitjançant la imposició d’un elevat nombre de Reynolds en un flux 3D, desencadenem la formació d’energia de Kolmogorov per la qual l’energia flueix de gran a petita escala. Aquesta cascada d’energia es veu reflectida per una cascada corresponent en qualsevol camp escalar adverada juntament amb el flux, la distribució de la qual es desenvolupa en aquest procés a estructures a petita escala, que després s’homogeneïtzen ràpidament per difusió molecular. Des del punt de vista de la barreja, aquesta turbulència és, per tant, una manera de crear, de forma ràpida, estructures a petita escala en la distribució espacial dels camps adverats, amb la qual cosa es pot suavitzar la difusió

L’advecció caòtica (Aref, 1984) és una manera diferent de generar estructures a petita escala en la distribució espacial dels camps adverats, mitjançant la propietat d’estirament i plegament dels fluxos caòtics. La dinàmica caòtica evoluciona ràpidament qualsevol distribució inicial suau cap a un patró complex de filaments o làmines, depenent de la dimensionalitat del sistema, que tendeix exponencialment ràpidament a un patró geomètric amb una estructura fractal. A causa de l'estirament, les escales de longitud de les estructures en les direccions de contractació disminueixen exponencialment ràpidament i, quan es fan prou petites, es suavitzen per difusió. Aquest és un efecte purament cinemàtic, que no necessita nombres de Reynolds elevats i existeix fins i tot en els fluxos StD 2D dependents del temps.

L’advecció caòtica es pot definir així com la creació de petites escales en un flux per la seva dinàmica caòtica. La barreja per advecció caòtica té els avantatges sobre la turbulència que no requereix la major quantitat d’energia necessària per mantenir la cascada de Kolmogorov que fa la mescla turbulenta i es pot configurar en situacions, com ara els microfluídics, en què un nombre de Reynolds és alt. no és una opció.

Quin és el número de Reynolds?


Resposta 4:

En moltes aplicacions, es vol maximitzar la taxa de mescla d’un fluid. En el context més senzill, això vol dir que volem reduir el màxim de temps el temps que es necessita per a la difusió molecular per homogeneïtzar una distribució inicialment inhomogènia d’un traçador escalar. Si no hi ha cap advecció, la difusió molecular per si mateixa triga molt a aconseguir una homogeneïtat, fins i tot en envasos força petits. Per tant, utilitzem l'advecció per accelerar aquest procés.

La manera més clàssica i més coneguda de fer-ho és mitjançant la turbulència: mitjançant la imposició d’un elevat nombre de Reynolds en un flux 3D, desencadenem la formació d’energia de Kolmogorov per la qual l’energia flueix de gran a petita escala. Aquesta cascada d’energia es veu reflectida per una cascada corresponent en qualsevol camp escalar adverada juntament amb el flux, la distribució de la qual es desenvolupa en aquest procés a estructures a petita escala, que després s’homogeneïtzen ràpidament per difusió molecular. Des del punt de vista de la barreja, aquesta turbulència és, per tant, una manera de crear, de forma ràpida, estructures a petita escala en la distribució espacial dels camps adverats, amb la qual cosa es pot suavitzar la difusió

L’advecció caòtica (Aref, 1984) és una manera diferent de generar estructures a petita escala en la distribució espacial dels camps adverats, mitjançant la propietat d’estirament i plegament dels fluxos caòtics. La dinàmica caòtica evoluciona ràpidament qualsevol distribució inicial suau cap a un patró complex de filaments o làmines, depenent de la dimensionalitat del sistema, que tendeix exponencialment ràpidament a un patró geomètric amb una estructura fractal. A causa de l'estirament, les escales de longitud de les estructures en les direccions de contractació disminueixen exponencialment ràpidament i, quan es fan prou petites, es suavitzen per difusió. Aquest és un efecte purament cinemàtic, que no necessita nombres de Reynolds elevats i existeix fins i tot en els fluxos StD 2D dependents del temps.

L’advecció caòtica es pot definir així com la creació de petites escales en un flux per la seva dinàmica caòtica. La barreja per advecció caòtica té els avantatges sobre la turbulència que no requereix la major quantitat d’energia necessària per mantenir la cascada de Kolmogorov que fa la mescla turbulenta i es pot configurar en situacions, com ara els microfluídics, en què un nombre de Reynolds és alt. no és una opció.

Quin és el número de Reynolds?


Resposta 5:

En moltes aplicacions, es vol maximitzar la taxa de mescla d’un fluid. En el context més senzill, això vol dir que volem reduir el màxim de temps el temps que es necessita per a la difusió molecular per homogeneïtzar una distribució inicialment inhomogènia d’un traçador escalar. Si no hi ha cap advecció, la difusió molecular per si mateixa triga molt a aconseguir una homogeneïtat, fins i tot en envasos força petits. Per tant, utilitzem l'advecció per accelerar aquest procés.

La manera més clàssica i més coneguda de fer-ho és mitjançant la turbulència: mitjançant la imposició d’un elevat nombre de Reynolds en un flux 3D, desencadenem la formació d’energia de Kolmogorov per la qual l’energia flueix de gran a petita escala. Aquesta cascada d’energia es veu reflectida per una cascada corresponent en qualsevol camp escalar adverada juntament amb el flux, la distribució de la qual es desenvolupa en aquest procés a estructures a petita escala, que després s’homogeneïtzen ràpidament per difusió molecular. Des del punt de vista de la barreja, aquesta turbulència és, per tant, una manera de crear, de forma ràpida, estructures a petita escala en la distribució espacial dels camps adverats, amb la qual cosa es pot suavitzar la difusió

L’advecció caòtica (Aref, 1984) és una manera diferent de generar estructures a petita escala en la distribució espacial dels camps adverats, mitjançant la propietat d’estirament i plegament dels fluxos caòtics. La dinàmica caòtica evoluciona ràpidament qualsevol distribució inicial suau cap a un patró complex de filaments o làmines, depenent de la dimensionalitat del sistema, que tendeix exponencialment ràpidament a un patró geomètric amb una estructura fractal. A causa de l'estirament, les escales de longitud de les estructures en les direccions de contractació disminueixen exponencialment ràpidament i, quan es fan prou petites, es suavitzen per difusió. Aquest és un efecte purament cinemàtic, que no necessita nombres de Reynolds elevats i existeix fins i tot en els fluxos StD 2D dependents del temps.

L’advecció caòtica es pot definir així com la creació de petites escales en un flux per la seva dinàmica caòtica. La barreja per advecció caòtica té els avantatges sobre la turbulència que no requereix la major quantitat d’energia necessària per mantenir la cascada de Kolmogorov que fa la mescla turbulenta i es pot configurar en situacions, com ara els microfluídics, en què un nombre de Reynolds és alt. no és una opció.

Quin és el número de Reynolds?