मैं इस प्रश्न को गणितीय दृष्टिकोण से अपनाना चाहूंगा जो कुछ टिप्पणियों और उत्तरों में चर्चा के अनुसार फलदायी हो सकता है। दिए गए उत्तर उपयोगी हैं, हालांकि मैं जोड़ना चाहूंगा:
- सामान्य तौर पर सबसे छोटी उपलब्ध लंबाई पैमाने की विशेषता लंबाई पैमाने है।
- कभी-कभी (जैसे डायनेमिक सिस्टम में) कोई विशेषता लंबाई स्केल के रूप में चुनने के लिए कोई निश्चित लंबाई स्केल नहीं है। ऐसे मामलों में अक्सर एक गतिशील लंबाई पैमाने पाया जा सकता है।
विशेषता लंबाई तराजू:
टी एल; DWTR: के लिए,विशेषता लंबाई पैमाने है, के लिए,विशेषता लंबाई पैमाने पर है। इसका तात्पर्य है कि छोटी लंबाई का पैमाना (आमतौर पर) विशेषता लंबाई का पैमाना है।आर आर / एल » 1 एलआर / एल ≪ 1आरआर / एल ≫ 1एल
अन्य उत्तरों में चर्चा की गई पाइप प्रवाह मामले पर विचार करें; त्रिज्या लेकिन पाइप की लंबाई भी है । आमतौर पर हम पाइप व्यास को विशेषता लंबाई का पैमाना बनाते हैं लेकिन क्या हमेशा ऐसा ही होता है? ठीक है, इसे गणितीय दृष्टिकोण से देखें; आइए आयाम रहित निर्देशांक को परिभाषित करें:
एल ˉ एक्स = एक्सआरएल
एक्स¯= एक्सएलy¯= यआरयू¯= यूयूv¯= वीवीपी¯= पीρयू2
इधर, , , , कर रहे हैं - समन्वय और वेग तराजू लेकिन जरूरी नहीं कि उनकी विशेषता तराजू। ध्यान दें कि दबाव पैमाने का विकल्प केवल लिए मान्य है । मामला लिए एक rescaling की आवश्यकता है।आर यू वी x y पी = ρ यू 2 आर ई » 1 आर ई « 1एलआरयूवीएक्सyपी= ρ यू2आर ई ≫१आर ई ≪१
निरंतरता समीकरण को आयाम रहित मात्राओं में :
∇ ⋅ यू = 0 → ∂एक्स¯यू¯+ ∂y¯v¯= 0
जो केवल तभी हो सकता है जब हम या मान लें । यह जानकर, रेनॉल्ड्स संख्या को फिर से परिभाषित किया जा सकता है:वीयूवीआरएल∼ १वीयू∼ आरएल
आर ई = यूआरν= यूवीआरएलवीएलν= वीएलν= आर ई^
इसी तरह, चलिए नवियर -स्टोक्स समीकरण ( केवल इसे छोटा रखने के लिए -component) को :
हम यहां देखते हैं कि रेनॉल्ड्स संख्या स्वाभाविक रूप से के हिस्से के रूप में होती है स्केलिंग प्रक्रिया। हालांकि, ज्यामितीय अनुपात आधार पर , समीकरणों को पुनर्विक्रय की आवश्यकता हो सकती है। दो मामलों पर विचार करें:यू ⋅ ∇ यू = - 1एक्स ˉ यू ∂ ˉ एक्स ˉ यू + ˉ वी ∂ ˉ y ˉ यू =-∂ ˉ एक्स ˉ पी +1
u ∇ ⋅ u = - 1ρ∇ पी + ν△ यू
आर/एलयू¯∂एक्स¯यू¯+ वी¯∂y¯यू¯= - ∂एक्स¯पी¯+ 1आर ई[ आरएल∂2एक्स¯यू¯+ लआर∂2y¯यू¯]
आर / एल
पाइप की त्रिज्या पाइप की लंबाई (यानी ) से बहुत छोटी है :आर / एल ≪ 1
रूपांतरित समीकरण तब पढ़ता है:
यहाँ हमें एक समस्या है क्योंकि शब्द बहुत बड़ा हो सकता है और एक ठीक से स्केल समीकरण केवल गुणांक या छोटा होता है। इसलिए हमें समन्वय, वेग और दबाव:
1
यू¯∂एक्स¯यू¯+ वी¯∂y¯यू¯= - ∂एक्स¯पी¯+ 1आर ईएलआर∂2y¯यू¯
ओ(1) ˉ एक्स ˉ वी ˉ पी एक्स = ˉ एक्स ( आर1आर ईएलआरओ ( 1 )एक्स¯v¯पी¯∂ एक्स ˉयू+∂ ˉ y v=0ˉयू∂ एक्सएक्स^= एक्स¯( आरएल)αv^= वी¯( आरएल)- αपी^= पी¯( आरएल)β
पुनर्विकसित मात्राओं का यह विकल्प सुनिश्चित करता है कि निरंतरता समीकरण फॉर्म का बना रहे:
नवियर-स्टोक्स संवर्धित मात्रा में पैदावार के अनुपात में समीकरण:
जो ठीक से स्केल किया गया है या उससे कम के गुणांक जब हम मानों को लेते हैं । यह इंगित करता है कि दबाव के पैमाने को किसी भी आकार की आवश्यकता नहीं है, लेकिन लंबाई और वेग के पैमाने को फिर से परिभाषित किया गया है:
∂एक्स^यू¯+ ∂y¯v^= 0
हे(1)α=-1,यू¯∂एक्स^यू¯+ वी^∂y¯यू¯= - ∂एक्स^पी^+ 1आर ई∂2y¯यू¯
ओ ( 1 )एक्स = ˉ एक्स एलα = - 1 ,β= 0एक्स^= एक्स¯एलआर= एक्सआरv^= वी¯आरएल= वी¯वीयू= वीयूपी^= पी¯= पीρ यू2
और हम देखते हैं कि विशेषता लंबाई और के लिए वेग पैमाने क्रमशः और नहीं है और शुरुआत में ग्रहण के रूप में लेकिन और ।वी एल वी आर यूएक्सvएलवीआरयू
पाइप की त्रिज्या पाइप की लंबाई (यानी ) से बहुत बड़ी हैआर / एल ≫ 1 :
रूपांतरित समीकरण तब पढ़ता है:
इसी तरह पिछले मामले में, बहुत बड़े हो सकते हैं और एक rescaling की आवश्यकता होती है। इस समय को छोड़कर हमें समन्वय, वेग और दबाव:
रिसॉल्ड मात्रा का यह विकल्प फिर से सुनिश्चित करता है कि फॉर्म की निरंतरता समीकरण बनी रहे:
1
यू¯∂एक्स¯यू¯+ वी¯∂y¯यू¯= - ∂एक्स¯पी¯+ 1आर ईआरएल∂2एक्स¯यू¯
ˉ य1आर ईआरएलy¯ˉ पी y = ˉ y ( आरयू¯पी¯∂ ˉ एक्स यू+∂ y ˉv=0यू∂ ˉ एक्स यू+ˉवी∂ y यू=-∂y^= य¯( आरएल)α= यएलयू^= यू¯( आरएल)- αपी^= पी¯( आरएल)β
∂एक्स¯यू^+ ∂y^v¯= 0
पुनर्विकसित मात्रा के संदर्भ में नव-स्टोक्स समीकरणों की पैदावार:
जो ठीक से गुणांक के साथ स्केल किया गया है या जब हम मानों को । यह इंगित करता है कि लंबाई, वेग और दबाव तराजू को फिर से परिभाषित किया गया है:
हे(1)α=1यू^∂एक्स¯यू^+ वी¯∂y^यू^= - ∂एक्स¯पी^+ 1आर ई^∂2एक्स¯यू^
ओ ( 1 )y = ˉ y आरα = 1β= - २y^= य¯आरएल= यएलयू^=यू¯एलआर=यू¯यूवी=यूवीपी^=पी¯( एलआर)2=पी¯( यूवी)2= पीρ वी2
और हम देखते हैं कि क्रमशः के लिए विशेषता लंबाई, वेग और दबाव तराजू , और नहीं है , , शुरुआत लेकिन कम से ग्रहण के रूप में , और ।एक्सvपीआरयूρ यू2एलवीρ वी2
यदि आप इस बात को भूल गए हैं: , विशेषता लंबाई का पैमाना है; के लिए , विशेषता लंबाई पैमाने पर है। इसका तात्पर्य है कि छोटी लंबाई का पैमाना (आमतौर पर) विशेषता लंबाई का पैमाना है।आर / एल ≪ 1आरआर / एल ≫ 1एल
गतिशील लंबाई तराजू:
एक प्रजाति के प्रसार को अर्ध-अनंत डोमेन में देखें। जैसा कि यह एक दिशा में अनंत है, इसमें एक निश्चित लंबाई का पैमाना नहीं है। इसके बजाय एक लंबाई के पैमाने को 'सीमा परत' द्वारा धीरे-धीरे डोमेन में घुसने से स्थापित किया जाता है। इस 'प्रवेश लंबाई' को विशेष लंबाई के पैमाने के रूप में कभी-कभी कहा जाता है:
δ( t ) = πडी टी----√
जहां प्रसार गुणांक है और समय है। जैसा कि देखा गया है, इसमें कोई भी लंबाई स्केल शामिल नहीं है क्योंकि यह पूरी तरह से सिस्टम के प्रसार गतिशीलता से निर्धारित होता है। इस तरह की प्रणाली के एक उदाहरण के लिए इस सवाल का मेरा जवाब देखें ।डीटीएल