3307665443

395

Mechanika Płynów - dlaczego tak trudno przewidzieć ruch płynu?

udowodni istnienie jego rozwiązania otrzyma milion dolarów (nam się to nie udało ale zachęcamy młodych czytelników).

Dodatkową trudnością w opisie ruchu płynów był brak pewności, czy równanie N - S opisać może dwa różne stany ruchu płynu tj. ruch laminamy i turbulentny. W roku 1883 O. Reynolds, profesor Owens College w Manchesterze, opublikował pracę [4], która wydawała się rozstrzygać tę kwestię dzięki zastosowaniu bardzo pomysłowego zabiegu, zwanego wizualizacją. Płyny są w znakomitej większości przezroczyste co sprawia, że nie widzimy ich

Rys. 3 Stanowisko badawcze O. Reynoldsa a) i obrazy strugi barwnika b) w przepływie laminamym i turbulentnym [7]

ruchu i dlatego O. Reynolds wprowadził do przepływu w szklanej rurze smugę barwnika, co pozwoliło na obserwację sposobu, w jaki porusza się płyn (rys. 3a). Eksperyment Reynoldsa wykazał, że jedynie w przepływie laminamym płyn zachowuje się w sposób przewidywalny, natomiast w mchu turbulentnym smuga barwnika ulega szybkiemu rozmyciu (patrz rys. 3b) na skutek istnienia szybkich zmian kierunku i wartości wektora prędkości. Logiczną konsekwencją eksperymentu O. Reynoldsa był wniosek, ze równanie N - S może opisywać tylko ruch laminamy, natomiast dla opisu mchu turbulentnego O. Reynolds zaproponował zmodyfikowaną postać równania:

P

PU i Dt

F. +

d(Tij

dx.

(2)