Término de fricción en la ecuación de Navier-Stokes

El término de fricción en la ecuación de Navier-Stokes supone que los coeficientes de viscosidad son los mismos para las direcciones longitudinal y transversal. Esto no parece intuitivo, porque el primero es esencialmente un módulo volumétrico mientras que el segundo no involucra ninguna compresión del fluido. ¿Cómo se justifica la suposición?

No sé la respuesta, pero buena pregunta ;-)

Respuestas (1)

En realidad, hay dos coeficientes de viscosidad diferentes. Puedes ver esto desde el tensor de estrés.

σ i j = pag 0 d i j + η ( v i X j + v j X i 2 3 d i j v k X k ) + ζ d i j v k X k
que tiene los dos coeficientes de viscosidad η y ζ (ver Landau & Lifshitz, Fluid Mechanics , por ejemplo). La presión pag 0 viene dada por la ecuación de estado termodinámica, pero esta no es la presión total pag . Este último viene dado por la tensión normal media
pag = 1 3 σ i i = pag 0 ζ v k X k
por lo que el tensor de tensiones es
σ i j = pag d i j + η ( v i X j + v j X i 2 3 d i j v k X k ) .

Por eso a veces no ves el coeficiente ζ (a menudo llamada segunda viscosidad ) en la ecuación de Navier-Stokes. Está escondido en la presión, pero está ahí.

¡Gracias! De hecho, pensé que debería haber algo como la segunda viscosidad. ¿La segunda viscosidad suele ser mayor o menor que la primera?
@felix: No sé. Para agua, ζ ~ 3 cP a los 15 C, según una entrada de Wikipedia ( en.wikipedia.org/wiki/Volume_viscosity ). A esta temperatura, el agua tiene η ~ 1 pc.
felix, para los gases se puede suponer que es cero. En los supuestos de la teoría cinética habitual de los gases (colisiones de pares, etc.) se puede calcular como cero.