تفاوت ویسکوزیته و نیروی درگ چیست؟

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 742

سپاس: 434

جنسیت:

تماس:

تفاوت ویسکوزیته و نیروی درگ چیست؟

پست توسط rohamjpl »

به زبان ساده ، ویسکوزیته به معنای اصطکاک بین مولکول های مایع است. ... نیروی درگ نیروی مقاومت است که در اثر حرکت بدن از طریق سیال مانند آب یا هوا ایجاد می شود. یک نیروی کششی برخلاف جهت سرعت جریان پیش رو عمل می کند. این سرعت نسبی بین بدن و مایع است.نیروی کشش وقتی ایجاد می شود که جسمی از طریق سیال حرکت کند یا به طور معادل وقتی مایع از کنار جسمی عبور می کند. به طور کلی ، نیروی کشش با افزایش سرعت جریان بزرگتر می شود ، اما گرانروی یک پدیده پیچیده است که نمی توان آن را به یک رابطه ساده "نیروی کشش متناسب با سرعت" کاهش داد.من میتونم اینطور هم بگم جسم متحرک در سیال چسبناک معادل جسم ساکن در جریان سیال در حال جریان است. (به عنوان مثال ، هنگامی که با دوچرخه سواری با سرعت 10 متر بر ثانیه در هوای ساکن حرکت می کنید ، هوای صورت خود را کاملاً احساس می کنید انگار در وزش باد 10 متر بر ثانیه ساکن هستید.) جریان مایع ثابت در اطراف یک جسم در حال حرکت ممکن است لایه ای ، آشفته یا ترکیبی از این دو باشد. درست مانند جریان در لوله ها ، می توان پیش بینی کرد که یک جسم متحرک تلاطم ایجاد می کند. ما از شکل دیگری از شماره Reynolds N′R استفاده می کنیم که برای جسمی که در مایع حرکت می کند تعریف شده استجایی که L یک طول مشخصه از جسم است (به عنوان مثال قطر کره) ، ρ چگالی سیال ، η ویسکوزیته آن و v سرعت جسم در سیال. اگر N′R کمتر از 1 باشد ، جریان اطراف جسم می تواند آرام باشد ، خصوصاً اگر جسم شکل صاف داشته باشد. انتقال به جریان آشفته برای N′R بین 1 تا حدود 10 اتفاق می افتد ، بسته به زبری سطح و غیره. بسته به سطح ، می توان یک بیدار آشفتگی در پشت جسم با مقداری جریان آرام روی سطح آن ایجاد کرد. برای یک N′R بین 10 تا 106 ، جریان ممکن است به صورت آرام یا متلاطم باشد و ممکن است بین این دو نوسان کند. برای N′R بزرگتر از حدود 106 ، جریان کاملاً متلاطم است ، حتی در سطح جسم. جریان لمینار بیشتر زمانی اتفاق می افتد که اشیا موجود در مایع کوچک باشند مانند قطرات باران ، گرده گل و سلول های خونی در پلاسما.${N′}_{\text{R}}^{}=\frac{\rho \text{vL}}{\eta}\\$یکی از پیامدهای ویسکوزیته ، یک نیروی مقاومتی به نام کشش ویسکوزیته FV است که بر روی یک جسم متحرک اعمال می شود. این نیرو معمولاً به سرعت جسم بستگی دارد (در مقابل با اصطکاک ساده). آزمایشات نشان داده است که برای جریان آرام (N′R کمتر از حدود یک) کشش چسبناک متناسب با سرعت است ، در حالی که برای N′R بین حدود 10 تا 106 ، کشش چسبناک متناسب با سرعت مربع است. (این رابطه وابستگی شدیدی دارد و مربوط به مسابقات دوچرخه سواری است ، جایی که حتی یک بادگیر کوچک باعث افزایش قابل توجهی درگ مسابقه می شود. به همین دلیل دوچرخه سواران به نوبه خود رهبر بسته هستند.) برای N′R بیشتر از 106 ، درگ به طرز چشمگیری افزایش می یابد و با پیچیدگی بیشتری رفتار می کند. برای جریان آرام در اطراف کره ، FV متناسب با گرانروی سیال η ، اندازه مشخصه جسم L و سرعت آن در برابر است. همه اینها منطقی است - هرچه سیال چسبناک تر و بزرگتر جسم باشد ، انتظار کشش بیشتری داریم. قانون استوک را بیاد بیاورید $FS = 6πRηv.$. برای حالت خاص شعاع کوچک کره R که به آرامی در سیال ویسکوزیته η حرکت می کند ، نیروی کشش FS توسط
پاسخ اصلی: چه تفاوتی بین نیروی کشش و ویسکوزیته وجود دارد؟ ویسکوزیته یک خاصیت فیزیکی یک مایع است و Drag نیرویی است که در جهت مخالف حرکت نسبی بدن در یک مایع ایجاد می شود. ویسکوزیته مقاومت سیال در برابر تغییر شکل برشی است.نیروی کشش متناسب با سرعت برای یک جریان آرام و سرعت مربع برای یک جریان آشفته است. حتی اگر علت نهایی کشش اصطکاک چسبناک باشد ، کشش آشفته مستقل از ویسکوزیته است. نیروهای کشش همیشه سرعت سیال را نسبت به جسم جامد موجود در مسیر سیال کاهش می دهند.ویسکوزیته مقاومت سیال در برابر تغییر شکل برشی است. به دلیل مقاومت برشی ، سیال با حرکت نسبی بدن مخالف است ، این سهم را در نیروی کشش ، کشش چسبناک می نامند. کشیدن همچنین از منابع مختلف دیگری مانند شکل بدن در جریان ، تعداد ماشین جریان و غیره تولید می شود.
$TotalDrag=(ViscousDrag+PressureDrag)+WaveDrag+InducedDrag+InterferenceDrag$
ویسکوزیته نه تنها کشش را تحت تأثیر قرار می دهد بلکه در تصمیم گیری شرایط جریان نیز نقش اساسی دارد (به عنوان مثال: بدون شرایط لغزش ، لایه های مرزی).در جایی که حروف معنای معمول دارند (به ترتیب: چگالی سیال ، سرعت نسبت به سیال ، ضریب کشش ، قسمت جلوی جسم).
برای مثال وقتی کره ای در یک ظرف آب غوطه ور می شود ، انتظار دارم دو نیرو را ببینیم: وزن و کشیدن. به عنوان مثال اگر می خواهم سرعت را پیدا کنم ، بدست می آورم$F_d = \frac{1}{2}\rho_F v^2 \mathcal{C} A$و$v = \sqrt{\frac{2mg}{\rho_F \mathcal{C}A}}$با این حال ، آموزش داده شده است که روش "صحیح" برای اجرای این نوع مشکلات ، به ترتیب در نظر گرفتن وزن ، قانون ارشمیدس و کشیدن استوکس است (با علامت صحیح با توجه به جهت نیرو):
$mg ~~~~~~~ -\rho_F V g ~~~~~~~ -6\pi \eta R v$جایی که V حجم کره و η ویسکوزیته سیال است ، R شعاع کره است.
با توجه به این ، سرعت خواهد بود
$v = \frac{2}{9} \frac{R^2 (\rho_S - \rho_F) g}{ \eta}$کاملاً متفاوت با قبلی.
حال سوال من این است: چرا روش اول اشتباه است؟وقتی کره با سرعت "پایین" از سیال عبور می کند ، کشش کره با $6 \pi R v \eta$ داده می شود و این به عنوان قانون استوکس شناخته می شود.
استخراج این معادله دشوار است و نیاز به فرضیه زیادی دارد از جمله اینکه جریان سیال باید لایه ای باشد.
شما از معادله در مثال دوم خود برای افتادن کره در آب استفاده کرده اید.
برای تصمیم گیری در مورد اینکه این معادله یک پارامتر بعدی قابل استفاده است یا خیر ، از عدد رینولد $= \dfrac{\rho a v}{\eta}$ که ρ تراکم سیال است و یک بعد خطی مشخص است که در این حالت شعاع کره R است ، استفاده می شود.
مشخص شده است که برای اعتبار قانون استوکس ، تعداد رینولد باید کمتر از یک باشد.
از آنجا که سرعت سیال نسبت به جسم باعث افزایش اینرسی (چگالی) سیال می شود تا ویسکوزیته در تعیین کشش جسمی که از درون سیال حرکت می کند ، از اهمیت بیشتری برخوردار می شود.
بنابراین رژیم قانون استوکس وقتی کشش متناسب با سرعت سیال نسبت به جسم باشد ، با متناسب شدن کشش با سرعت مایع نسبت به جسم مربع شده که اولین مثال شماست ، جایگزین می شود...hope I help you I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260
تصویر

ارسال پست