Рассмотрим (ньютоновскую) несжимаемую вязкую жидкость в трех пространственных измерениях, поле скоростей которой движется по уравнениям Навье-Стокса
где – кинематическая вязкость и - поле давления (скалярное), действующее на жидкость. Предположим, что градиент давления всегда равен нулю : везде на все времена . Предположим, что жидкость находится в свободном пространстве (т. е. без границ), и у нас есть в качестве начального условия гладкое поле скоростей которая обращается в нуль вне ограниченной области .
Вопрос: возможно ли в этом случае турбулентное течение?
Редактировать: как обсуждалось в комментариях к ответу Сэмми Гербила ниже (которому я благодарю за то, что он помог мне уточнить мои сомнения), мое ожидание в отсутствие градиента давления и граничных сил сопротивления (в отличие, например, в потоке Куэтта между стационарным пластины и подвижной, параллельной) заключается в том, что член диссипации доминирует над термином конвекции и поток жидкости должен вести себя как своего рода «тепловой» поток, рассеивающийся во времени до тех пор, пока жидкость не перестанет двигаться (возможно, через бесконечное количество времени) - в частности, я ожидаю, что поток всегда будет оставаться ламинарным . (отсюда тон заголовка вопроса). Иными словами, приведенный выше вопрос сводится к следующему:
Вопрос (перефразированный): Соответствует ли линейная часть левой части (который по сути является тепловым оператором, действующим на ) доминируют при вышеуказанных гипотезах?
Если это действительно так, я хотел бы увидеть математически точный аргумент в пользу этого, основанный на уравнениях Навье-Стокса. .
ОБНОВЛЕННЫЙ ОТВЕТ
Извините, я слишком узко интерпретировал ваш вопрос.
Течение Куэтта происходит без градиента давления из-за вязкого сопротивления граничной поверхности и является ламинарным. Если сила сопротивления увеличивается, поток может стать турбулентным.
Если переходный инерционный поток начинается ламинарно, я думаю, что он должен оставаться ламинарным, поскольку он затухает, потому что скорость потока будет уменьшаться во всех точках. (Я не думаю, что поток может быть ламинарным при Re1, турбулентным при Re2 и снова ламинарным при Re3, где Re1 < Re2 < Re3.)
ОРИГИНАЛЬНЫЙ ОТВЕТ
Для вязкой жидкости, если нет градиента давления, то нет и течения.
Педро Лауридсен Рибейро
Сэмми Песчанка
Педро Лауридсен Рибейро
Педро Лауридсен Рибейро
Сэмми Песчанка
Педро Лауридсен Рибейро