Considere un fluido viscoso incompresible (newtoniano) en tres dimensiones espaciales, cuyo campo de velocidad se mueve de acuerdo con las ecuaciones de Navier-Stokes
dónde es la viscosidad cinemática y es el campo de presión (escalar) que actúa sobre el fluido. Suponga que el gradiente de presión es siempre cero : en todas partes para todos los tiempos . Supongamos que el fluido está en el espacio libre (es decir, sin límites) y tenemos como condición inicial un campo de velocidad suave que se desvanece fuera de una región limitada de .
Pregunta: ¿Es posible que el flujo desarrolle turbulencia en este caso?
Editar: como se discutió en los comentarios a la respuesta de sammy gerbil a continuación (a quien agradezco por ayudarme a hacer mi duda más precisa), mi expectativa en ausencia de un gradiente de presión y de fuerzas de arrastre límite (a diferencia, por ejemplo, en el flujo de Couette entre un estacionario placa y una paralela en movimiento) es que el término de disipación domina el término de convección y el flujo de fluido debería comportarse como una especie de flujo de "calor", disipándose a lo largo del tiempo hasta que el fluido deje de moverse (quizás después de una cantidad infinita de tiempo); en particular, espero que el flujo permanezca laminar en todo momento (de ahí el tono del título de la pregunta). Dicho de otra manera, la pregunta anterior se reduce a:
Pregunta (reformulada): ¿La parte lineal del lado izquierdo de (que es esencialmente un operador de calor que actúa sobre ) dominan bajo las hipótesis anteriores?
Si eso es realmente cierto, me gustaría ver un argumento matemáticamente preciso para esto, basado en las ecuaciones de Navier-Stokes. .
RESPUESTA ACTUALIZADA
Lo siento, interpreté tu pregunta de forma demasiado restringida.
El flujo de Couette ocurre sin un gradiente de presión, debido al arrastre viscoso de una superficie límite, y es laminar. Si la fuerza de arrastre aumenta, el flujo puede volverse turbulento.
Si un flujo inercial transitorio comienza laminar, creo que debe permanecer laminar a medida que se extingue, porque la velocidad del flujo disminuirá en todos los puntos. (No creo que el flujo pueda ser laminar en Re1, turbulento en Re2 y laminar nuevamente en Re3, donde Re1 < Re2 < Re3).
RESPUESTA ORIGINAL
Para un fluido viscoso, si no hay gradiente de presión, entonces no hay flujo.
Pedro Lauridsen Ribeiro
jerbo sammy
Pedro Lauridsen Ribeiro
Pedro Lauridsen Ribeiro
jerbo sammy
Pedro Lauridsen Ribeiro