1. Las ecuaciones de Reynolds y la relación de clausura
- Author
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José Roberto Mercado
- Subjects
problema inverso ,parámetro de orden ,Materials Science (miscellaneous) ,Prandtl number ,Reynolds stress ,boundary layer ,derivada fraccional ,Industrial and Manufacturing Engineering ,order parameter ,Physics::Fluid Dynamics ,symbols.namesake ,viscous layer ,Prandtl’s model, fractional derivatives ,Business and International Management ,Camassa-Holm equation ,Mathematics ,transiciones de segundo orden ,lcsh:Mathematics ,Mathematical analysis ,modelo de Prandtl ,ecuación de Camassa-Holm ,lcsh:QA1-939 ,Integral equation ,Reynolds equation ,Fractional calculus ,second-order transition ,Boundary layer ,Reynolds equations and stress ,Ecuaciones y esfuerzos de Reynolds ,Jump ,symbols ,inverse problem ,subcapas viscosa e inercial ,Reynolds-averaged Navier–Stokes equations - Abstract
We posed the problem to obtain the closure relation for the Reynolds equations. And like secondary target, to obtain analytical expressions for the Reynolds stress. Showing its jump of discontinuity like expression of the rupture of the symmetry; the one is interpret by us as a jump in the index of occupation of the space. Our main result consists of which the Reynolds stress is expressed like the fractional derived one from the average velocity. Being the order of the derived one index of space occupation; what the Reynolds equations transform into differential integral equations. We formulate a model of fractional Prandtl where the squared root of the Reynolds stress depends of the fractional derived one from the average velocity and the model of Prandtl is recovered when the fractional derived one tends to the whole of value. A regularizated transition appearsbetween velocity of the inertial sub-layer and the viscous and the constant of Nikuradse is obtained like the hydraulic equivalent of the Euler’s constant, who measures the reason of the two scales. We analyze the Reynolds equations for a flow between two planes parallels, through an equation of stationary Fokker-Planck. The velocity profile for the viscous sub-layer is obtained as much; like for the inertial sub-layer. The fluid displays a transition of second order that is pronounced, at level macro, as a jump of discontinuity of the Reynolds stress in as much parameter of order, with rupture of the symmetry; and at micro level, as a jump in the index of occupation of the space. Nos planteamos el problema de obtener la relación de clausura para las ecuaciones de Reynolds. Y, como objetivo secundario, obtener expresiones analíticas para los esfuerzos de Reynolds; mostrando su salto de discontinuidad, como expresión de la ruptura de la simetría, la que interpretamos como una salto en el índice de ocupación del espacio. Nuestro resultado principal consiste en que el esfuerzo de Reynolds se expresa como la derivada fraccional de la velocidad media, siendo el orden de la derivada el índice de ocupación espacial; lo que transforma la ecuación de Reynolds en una ecuación integro-diferencial. Formulamos un modelo de Prandtl fraccional, en donde la raíz cuadrada del esfuerzo de Reynolds depende de la derivada fraccional de la velocidad media; y se recupera el modelo de Prandtl cuando la derivada fraccional tiende al orden entero de valor unitario. Se presenta una transición regularizante entre la velocidad de la subcapa inercial y la viscosa; y se obtiene la constante de Nikuradse como el equivalente hidráulico de la constante de Euler, que mide la razón de las dos escalas. Analizamos las ecuaciones de Reynolds para un flujo entre dos planos paralelos, o para un tubo, a través de una ecuación de Fokker-Planck estacionaria. Se obtiene el perfil de velocidades tanto para la subcapa viscosa; como para la subcapa inercial. El fluido presenta una transición de segundo orden que se manifiesta, a nivel macro, como un salto de discontinuidad del esfuerzo de Reynolds, en tanto parámetro de orden, con ruptura de la simetría; y a nivel micro, como un salto en el índice de ocupación del espacio.
- Published
- 2009