【特徵尺度】

豐碩

【特徵尺度】

 

characteristiclength

 

【辭書名稱】力學名詞辭典

 

亂流(turbulentflow)學理之建立，是以因次分析(dimensionalanalysis)做為基礎的工具。

 

因此，對於流體運動的系統中，往往得判取一些與流體系統有關的特徵尺度，這些特徵尺度，或依照長度L、時間T及力量F因次制系，或者依照長度L、時間T及質量M因次制系，務必能充分表示流體系統最重要特徵意義，遂將這些尺度劃分為三組：第一組，一些長度的適當尺度，充分的表示這個流體系統的邊界幾何(boundarygeometry)的特徵，以表示流形(shapeofflowpattern)，如果是指系統中某局部或層間的問題，則還要特別選取一些說明此範圍的特徵尺度，同時，因為至少在靠近邊界的一部分亂流，其中亂流結構已直接受到此邊界的影響，而邊界的構形如收斂、平行及開擴性，以及邊界性質如光滑或粗糙等，遂形成不同的亂流結構性質等。

 

這些周界的特徵性(characteristics)，必須用因次長度L充分的表示之，故皆曰長度的特徵尺度(scale)。

 

第二組，是指所判選的有關系統運動(kinematics)特徵的一些尺度，包括兩個基本因次的長度L及時間T，如流速、加速、定態(steadystate)、非定態流況(unsteadystate)等問題特別的敘述。

 

特別是因其因次的特性，又可就問題特徵性的需要，往往組合成一個運動性質的比值，含有某種切題的流體物理性質因數與密度之比（因次式仍為L/T），強調在問題中它是主導著運動問題的特徵的速度尺度，如壁流層極內層中√(τ0/ρ)τ0為邊界上之黏性剪應力等等。

 

第三種組合，是一些有關敘述運動系統的動力(dynamics)的特徵尺度，因此括有力量F或質量M因次的與動力相關的尺度。

 

然後，就這些與運動系統的特徵尺度進行因次辨（比）階(orderofmagnitude)，對亂流運動方程式或能量方程式，作特徵性的定性近似的辨階比較分析，演化出適用於此系統的方程式。

 

例如：為尋找邊界層各層中亂流的運動方程式，設選卡氏座標軸，使平面上平均流速與X軸重合，首先得用兩個二維長度的特徵尺度L1及L2，來說明此薄層系統之範圍，倘與主流平均流之全部空間相較，是十分狹薄的，則以L2/L1＜＜1以表示薄層範圍的階。

 

而在這特徵性範圍之第二種運動的特徵尺度比，為速度比。

 

其第三種關於動力方面的特徵尺度，即是對Reynolds剪應力所選的特徵尺度，由經驗知邊界處雖屬非等性亂流，但各方向上動亂之強度(intensity)仍屬同階，因而設選一個這種特徵的尺度表示其階，即：Rij為亂流剪應力中動亂流速u'i及u'j間的相關值。

 

然後，就幾何特徵尺度比，L2/L1＜＜1之條件，找出運動方程式中各物理項之階值，省除低值項，遂得切題的似近運動方程式。

 

Prandtl調混尺度ℓ，僅是一種模式的假說，且其值式待予設定，非屬任何一種特徵尺度。

 

 

轉自:http://edic.nict.gov.tw/cgi-bin/tudic/gsweb.cgi?o=ddictionary