Stokesovo strujanje
Ovaj članak ili neki od njegovih odlomaka nije dovoljno potkrijepljen izvorima (literatura, veb-sajtovi ili drugi izvori). |
Stokesovo strujanje (nazvano po Georgeu Gabrielu Stokesu) je vrsta strujanja fluida gdje su advektivne inercijalne sile male naspram viskoznih sila. Reynoldsov broj je nizak, odnosno . Ovo je tipična situacija kod strujanja gdje su brzine fluida niske, viskoznosti su veoma velike.
Stokesove jednačine uredi
Za ovu vrstu strujanja, za inercijalne sile se pretpostavlja da su zanemarive, te pojednostavljenjem Navier–Stokesovih jednačina, dobijamo Stokesove jednačine:
gdje je uzdužni tenzor napona, a su primijenjene masene sile. Postoji, također, jednačina za održanje mase. U slučaju nestišljivog newtonovog fluida, Stokesove jednačine glase:
Metode rješavanja uredi
Pomoću strujnih funkcija uredi
Može se pokazati da u ravni (2D), strujna funkcija nestišljivog Newton-Stokesovog strujanja zadovoljava biharmonijsku jednačinu .
U osno-simetričnom, 3D slučaju, Stokesova strujna funkcija rješava jednačinu , gdje je
Pomoću Papković-Neuberovog rješenja uredi
Papković-Neuberovo rješenje predstavlja polja brzine i pritiska nestišljivog Newton-Stokesovog strujanja u smislu dva harmonijska potencijala.
Pomoću metoda graničnih elemenata uredi
Određeni problemi, kao što je izračunavanje oblika mjehurića u Stokesovom strujanju, su pogodni za numerička rješenja preko metoda graničnih elemenata. Ova tehnika može se primijeniti i na dvodimejnzionalna i na trodimenzionalna strujanja.
Greenova funkcija uredi
Linearnost Stokesovih jednačina u slučaju nestišljivog newtonovog strujanja fluida znači da se može naći Greenova formula za date jednačine. Rješenja za pritisak i brzinu zbog sile u tački ( ) koja djeluje u ishodištu sa kada je data sa
gdje je
drugostepeni tenzor poznat kao Oseenov tenzor (nazvan po Carlu Wilhelmu Oseenu).
Rješenje raspodjele gustine sile (koja je jednaka buli kada se teži u beskonačnost) se može naporaviti pomoću superpozicije:
Također pogledajte uredi
Reference uredi
- Happel, J. & Brenner, H. (1981) Low Reynolds Number Hydrodynamics, Springer. ISBN 90-01-37115-9.
- Kim, S. & Karrila, S. J. (2005) Microhydrodynamics: Principles and Selected Applications, Dover. ISBN 0-486-44219-5.
- Ockendon, H. & Ockendon J. R. (1995) Viscous Flow, Cambridge University Press. ISBN 0-521-45881-1.