Computationele vloeistofdynamicaEdit
Dit zijn turbulentiemodellen waarin de Reynolds-spanningen, zoals verkregen uit een Reynolds-gemiddelde van de Navier-Stokes-vergelijkingen, worden gemodelleerd door een lineaire constitutieve relatie met het gemiddelde stromingsspanningsveld, als:
– ρ ⟨ u i u j ⟩ = 2 μ t S i , j – 2 3 ρ κ δ i , j {\displaystyle -\rho \langle u_{i}u_{j}\rangle =2 μmu _{t}S_{i,j}-{2 \over 3}\rho \kappa \delta _{i,j}}
waar
- μ t {\displaystyle \mu _{t}}
de coëfficiënt is die turbulentie-viscositeit wordt genoemd (ook wel wervelviscositeit genoemd)
- viscositeit)
- κ = 1 2 ( ⟨ u 1 u 1 ⟩ + ⟨ u 2 u 2 ⟩ + ⟨ u 3 u 3 ⟩ ) {{\displaystyle \kappa ={\tfrac {1}{2}}(\langle u_{1}u_{1}\rangle +-langle u_{2}u_{2}}}
is de gemiddelde turbulente kinetische energie
- S i , j {Displaystyle S_{i,j}}
is de gemiddelde deformatiesnelheid
Merk op dat opname van 2 3 ρ κ δ i , j {\displaystyle {\tfrac {2}{3}}rho \kappa \delta _{i,j}}
in de lineaire constitutieve relatie is vereist voor tensorische algebra doeleinden bij het oplossen voor turbulentiemodellen met twee vergelijkingen (of elk ander turbulentiemodel dat een transportvergelijking voor κ {\displaystyle \kappa }
.
Hemodynamica
Hemodynamica is de studie van de bloedstroom in het bloedvatenstelsel. De bloedstroom in rechte stukken van de arteriële boom is typisch laminair (hoge, gerichte wandspanning), maar vertakkingen en krommingen in het systeem veroorzaken turbulente stroming. Turbulente stroming in de arteriële boom kan een aantal verontrustende effecten veroorzaken, waaronder atherosclerotische laesies, postchirurgische neointimale hyperplasie, in-stent restenose, falen van een veneuze bypass-transplantaat, transplantatie vasculopathie en aortaklepverkalking.
Industriële processenEdit
De lift- en drag-eigenschappen van golfballen worden aangepast door het manipuleren van kuiltjes langs het oppervlak van de bal, waardoor de golfbal zich verder en sneller door de lucht kan verplaatsen. De gegevens van turbulente stromingsverschijnselen zijn gebruikt om verschillende overgangen in vloeistofstromingsregimes te modelleren, die worden gebruikt om vloeistoffen grondig te mengen en de reactiesnelheid binnen industriële processen te verhogen.
Stromingen en verontreinigingsbestrijdingEdit
Oceaan- en atmosferische stromingen brengen deeltjes, puin en organismen over de hele wereld over. Hoewel het transport van organismen, zoals fytoplankton, essentieel is voor het behoud van ecosystemen, worden ook olie en andere verontreinigende stoffen in de stroming vermengd en kunnen zij verontreiniging ver van de oorsprong meevoeren. Wervelstromen doen afval en andere verontreinigende stoffen circuleren in geconcentreerde gebieden die onderzoekers opsporen om de opruiming en preventie van verontreiniging te verbeteren. De verspreiding en beweging van kunststoffen als gevolg van wervelformaties in natuurlijke wateren kan worden voorspeld met behulp van Lagrangiaanse transportmodellen. Mesoschaal oceaanwervels spelen een cruciale rol bij het overbrengen van warmte naar de pool, alsmede bij het handhaven van warmtegradiënten op verschillende diepten.
MilieustromenEdit
Het modelleren van wervelontwikkeling, zoals die samenhangt met turbulentie en lotverplaatsingsverschijnselen, is van vitaal belang voor het begrijpen van milieusystemen. Door het transport van zowel deeltjes als opgeloste vaste stoffen in milieustromen te begrijpen, zullen wetenschappers en ingenieurs in staat zijn om efficiënt saneringsstrategieën te formuleren voor vervuilingsgevallen. Wervelingen spelen een cruciale rol bij het lot en het transport van vaste stoffen en deeltjes in milieustromen zoals in rivieren, meren, oceanen en de atmosfeer. Opwelling in gelaagde estuaria aan de kust garandeert de vorming van dynamische wervelingen die voedingsstoffen van onder de grenslaag verspreiden en zo pluimen vormen. Ondiepe wateren, zoals die langs de kust, spelen een complexe rol in het transport van nutriënten en verontreinigende stoffen door de nabijheid van de bovengrens die door de wind wordt aangedreven en de ondergrens nabij de bodem van het waterlichaam.