WikiDer > Закон Факсена - Википедия

Faxéns law - Wikipedia

В динамика жидкостей, Законы Факсена связать скорость шара и угловая скорость силам, крутящему моменту, напряжению и потоку, которые он испытывает при низких Число Рейнольдса (ползучий поток) условия.

Первый закон

Первый закон Факсена был введен в 1922 году шведским физиком Хильдинг Факсен, который в то время был активен в Уппсальский университет, и задается[1][2]

куда

  • сила, прилагаемая жидкостью к сфере
  • - ньютоновская вязкость растворителя, в который помещена сфера.
  • радиус сферы
  • - (поступательная) скорость шара
  • скорость возмущения, вызванная другими сферами во взвешенном состоянии (не фоновым нагнетаемым потоком), вычисленная в центре сферы
  • - фоновый поток, оцениваемый в центре сферы (в некоторых ссылках установлен на ноль).

Его также можно записать в виде

куда это подвижность.

В случае, когда градиент давления мал по сравнению с масштабом длины диаметра сферы, и когда нет внешней силы, последними двумя членами этой формы можно пренебречь. В этом случае внешний поток жидкости просто адвектирует сферу.

Второй закон

Второй закон Факсена дан[1][2]

куда

  • крутящий момент, прилагаемый жидкостью к сфере
  • - угловая скорость шара
  • - угловая скорость фонового потока, вычисленная в центре сферы (в некоторых источниках установлена ​​равная нулю).

'Третий закон'

Бэтчелор и Грин[3] вывел уравнение для стресслета, задаваемое[1][2]

куда

  • - напряжение (симметричная часть первого момента силы), оказываемое жидкостью на сферу,
  • - тензор градиента скорости; представляет собой транспонирование; и так - тензор скорости деформации или деформации.
  • - скорость деформации фонового потока, оцениваемая в центре сферы (в некоторых ссылках установлена ​​на ноль).

Обратите внимание, что на сфере нет скорости деформации (нет ), так как сферы считаются жесткими.

Закон Факсена - это поправка к Закон Стокса для трения о сферические объекты в вязкий жидкость, действует, когда объект приближается к стене контейнера.[4]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б c Чен, Шинг Бор; Е, Сяннань (2000). «Законы Факсена составной сферы в условиях ползущего потока». Журнал коллоидной и интерфейсной науки. 221 (1): 50–57. Bibcode:2000JCIS..221 ... 50C. Дои:10.1006 / jcis.1999.6552. PMID 10623451.
  2. ^ а б c Дурлофски, Луи, Джон Ф. Брэди и Жорж Босси. «Динамическое моделирование гидродинамически взаимодействующих частиц». Журнал гидромеханики 180.1 (1987): 21–49. Дои:10.1017 / S002211208700171X, уравнения (2.15a, b, c). Обратите внимание на изменение знака.
  3. ^ Бэтчелор, Г. К .; Грин, Дж. Т. (1972). «Гидродинамическое взаимодействие двух маленьких свободно движущихся сфер в линейном поле течения». J. Жидкий мех. 56 (2): 375–400. Bibcode:1972JFM .... 56..401B. Дои:10.1017 / S0022112072002435.
  4. ^ Измерения одиночных молекул и биологические двигатели - Глоссарий В архиве 2007-09-03 на Wayback Machine, доступ 12 мая 2009 г.

Рекомендации