¿Esta cantidad adimensional tiene un nombre?

Cuando se estudian flujos progresivos, una opción común para una escala de presión característica es

pag 0 = m 0 tu 0 L 0 ,
dónde m 0 es una viscosidad dinámica de referencia, tu 0 es una velocidad de referencia y L 0 es una longitud de referencia.

Esto me lleva a pensar en la cantidad adimensional

pag L m tu .
¿Tiene (o lo contrario) un nombre específico?

Respuestas (3)

No tengo conocimiento de ninguna cantidad adimensional que esto represente, y Wikipedia parece estar de acuerdo . Sin embargo, lo que ha definido allí es la relación entre el esfuerzo de presión y el esfuerzo viscoso, y esto es, en cierto sentido, similar al Número de Bingham (esfuerzo de fluencia a esfuerzo viscoso).

Entonces, ¿qué significaría tu número? Sigamos adelante y llamémoslo el número de Toliveira por el momento. Cuando T o 1 , la tensión de presión es mucho más importante que la tensión viscosa. Esto significa que la dilatación es un efecto mayor que el corte (recuerde, la tensión de presión es la traza del tensor de tensión). Entonces, un paquete de fluido crece o se contrae isotrópicamente mucho más de lo que se deforma bajo cizallamiento.

Lo contrario de esto, T o 1 implica que el volumen del elemento fluido no cambia tanto como cambia la forma del elemento fluido. El cizallamiento domina la dilatación.

Podría imaginar que este número puede ser importante para definir regímenes donde la liberación de calor volumétrico es importante (combustión, por ejemplo) o regiones donde la compresión es grande pero las fuerzas viscosas son pequeñas (choques). Pero tengo la sensación de que hay números más directamente en el punto en esos casos. Seguiré cavando.


Después de investigar un poco más, encontré un número que está un poco cerca. El número de Poiseuille se define como:

PAG = d pag d X L 2 2 m tu

Esto relaciona el gradiente de presión en un conducto laminar con las fuerzas viscosas en el conducto. Para un flujo incompresible, la presión ya no significa mucho, pero el gradiente de presión es importante ya que es lo que impulsa los flujos. En su comentario, preguntó si el número que dio tiene algún significado en un flujo incompresible. Estoy bastante seguro de que la respuesta es no porque la presión absoluta no es lo que importa, pero los gradientes de presión sí importan.

gracias por tu respuesta y por el análisis de lo que significaría tal número. Si el flujo es incompresible, ¿vería una interpretación alternativa?
@toliveira Para un flujo incompresible (y por eso, supongo que te refieres a densidad constante en lugar de Mach bajo), la presión cambia de significado. Ya no es termodinámico sino cinemático. No veo ninguna interpretación que realmente se mantenga en ese caso. Sin embargo, encontré un número similar, actualizando mi respuesta ahora.
¡El número de Poiseuille que mencionaste puede ser muy útil! Esperaré un momento a ver si alguien llega con otra respuesta, pero creo que es improbable que se pueda dar una mejor.
@toliveira El ejemplo que encontré lo usa para comparar datos experimentales porque esas cantidades generalmente son fáciles de saber/medir.

Una forma de pensar en el número de Reynolds es observar que mide la magnitud relativa de las tensiones viscosa e ideal (inercial) en el fluido.

R mi 1 = m tu ρ tu 2 = m ρ L tu .
Sin embargo, el tensor de tensión de un fluido ideal tiene dos términos, uno relacionado con la presión y otro relacionado con las tensiones de inercia.
Π i j = d i j PAG + ρ tu i tu j .
La importancia relativa de estos dos términos (en un fluido comprimible) se rige por el número de Mach del flujo
METRO a = tu C s = tu 2 ( PAG ρ ) 1 .
Su parámetro adimensional mide la importancia relativa de la tensión viscosa y las tensiones ideales (presión)
norte mi w = METRO a 2 R mi .
Este es el parámetro de expansión de la expansión hidrodinámica (la justificación para descartar términos más allá del término de Navier Stokes) en fluidos compresibles. Esto no es tan exótico como parece, los gases atómicos fríos, los líquidos nucleares, los plasmas de quarks y gluones, y muchos problemas en la dinámica de gases ordinarios están en esta categoría. norte mi w No tiene nombre, pero se lo merece.

Primero no estoy de acuerdo con eso norte mi w es equivalente a su cantidad adimensional pero vamos con eso. En el flujo progresivo, que es el contexto de la pregunta, ¿no encontraría que las tensiones viscosa y de presión son del mismo orden de magnitud, es decir, norte mi w 1 ? Como menciono en mi respuesta, norte mi w IMO no merece un nombre porque en realidad no dice nada sobre la dinámica de las ecuaciones exactamente porque norte mi w 1 .
1) Si los dos esfuerzos son del mismo orden de magnitud, entonces METRO a 1 y norte mi w = R mi . En ese caso, norte mi w de hecho no es nuevo. 2) No estoy seguro de qué significa exactamente "progresivo" aquí, pero ciertamente hay muchos casos en los que tu es tan pequeño que los gradientes de ρ tu 2 son irrelevantes en comparación con los gradientes de PAG . (Uno famoso es la natación bacteriana, véase "La vida con un número bajo de Reynolds" de Purcell.) Entonces norte mi w es el parámetro relevante.
Mi punto es para el flujo progresivo ( R mi 1 ) las tensiones de presión son necesariamente del mismo orden de magnitud que las tensiones viscosas; si tuviera que calcular pag L / \muU en cualquier lugar de su dominio, necesariamente estaría en el rango [ 0 , 1 ] . Por lo tanto, no brinda información adicional que el número de Reynolds no proporcione. Cualquier gradiente de presión debe conducir necesariamente a un flujo de fluido, por muy infinitesimal que sea. Si no fueran del mismo orden, esta última afirmación no sería necesariamente cierta.

En cualquier formulación adimensional de las ecuaciones de Navier-Stokes, nunca encontrará un número adimensional como coeficiente frente al gradiente de presión adimensional. Esto se debe a que el gradiente de presión siempre debe ser del mismo orden que uno de los otros términos viscosos o inerciales:

v v = pag + 1 R mi Δ v
R mi v v = pag + Δ v
Por ello dependiendo del régimen (viscoso o inercial) en el que nos encontremos, la escala de presiones cambia:
pag v i s = m tu L pag i norte = ρ tu 2

Ahora siempre es posible reorganizar las variables para generar una 'cantidad' adimensional como la que tienes:

Π = pag L m tu
pero no lo consideraría un 'número' adimensional ya que no caracteriza la dinámica de ninguna manera como, por ejemplo, lo hace el número de Reynolds. Esa es la magnitud de Π no da información sobre los términos en las ecuaciones de Navier-Stokes. En cambio, es simplemente una relación de cantidades (también conocido como simplex) muy parecido a X / L es una razón de dos longitudes.