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乱流のエネルギー予算とは何ですか?

乱流エネルギー収支:バランスの取れた法律

乱流エネルギー予算 は、乱流の流れの中で乱流運動エネルギー(TKE)がどのように生成、輸送、消散されるかを説明する流体ダイナミクスの基本的な概念です。それは本質的に、乱流の渦に関連するエネルギーに寄与または枯渇するさまざまなプロセスの会計です。

渦巻く、混oticとした液体を想像してください:

* 生産: 一部のプロセスはエネルギーを流れに注入し、乱流を生み出します。これは、せん断力、浮力力(熱気の上昇など)、またはその他の外部の影響を介して行われる可能性があります。

* 輸送: 乱流の渦はエネルギーを流れの周りに移動し、高TKEの領域から低いTKEの領域に再配布します。

* 散逸: 乱流の渦のエネルギーは、粘性摩擦により徐々に熱に変換され、最終的には消えます。

乱流エネルギー予算方程式:

このエネルギーの会計は、方程式で表されます。

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重数(ρk)/∂t +∇⋅(ρuk)=p-ε

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どこ:

* ρ: 流体の密度

* k: 単位質量あたりの乱流運動エネルギー

* u: 流体の平均速度

* p: 生産用語(フローへのエネルギー入力)

* ε: 散逸項(粘性摩擦によるエネルギー損失)

方程式の理解:

* 左側: TKEの変化速度と、移流による輸送(流体の動き)を表します。

* 右側: TKEの生産と散逸のバランスを表します。

実際のアプリケーション:

乱流エネルギー予算の概念は、次のようなさまざまな現象を理解し、モデル化するために重要です。

* 大気および海洋の流れ: 気象パターン、海流、気候変動の予測。

* エンジニアリングアプリケーション: 効率的で安定した航空機の設計、燃焼プロセスの最適化、パイプとチャネルの乱流の理解。

キーテイクアウト:

*乱流エネルギー予算は、乱流を分析および理解するための強力なツールです。

*乱流運動エネルギーの生産、輸送、散逸の相互作用を明らかにします。

*この概念には、さまざまな科学および工学分野にわたる多様なアプリケーションがあります。

さらなる調査:

*科学雑誌や教科書で「乱流エネルギー予算」を検索します。

*流体のダイナミクスと乱流モデリングに関連するリソースを探索します。

*大気モデリングや海洋モデリングなどの特定のアプリケーションを見て、コンセプトが実際にどのように使用されているかを確認してください。

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