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Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen mit einem oszillierenden Druckfeld |
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HabneFrage
Junior  Dabei seit: 27.03.2012 Mitteilungen: 16
Aus:
 |     Themenstart: 2012-03-30 18:30
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Hallo zusammen,
ich weiss nicht mehr weiter mit dieser Aufgabe:
dl.dropbox.com/u/65088586/Hydrodyn%20Aufgabe%20II.pdf
 
Ich habe ausgehend von den Navier-Stokes Gleichungen, 2D, newtonisches Fluid, stationär, inkompressibles Fluid, kaartesiche Koordinaten mit (u,v) das Geschwindigkeitsfeld in x\-, bsw. y\-Richtung: momentum in x\-Richtung: \rho*(u*pdiff(u,x)+v*pdiff(u,y))=-pdiff(p,x)+\mue*\Delta u momentum in y\-Richtung: \rho*(u*pdiff(v,x)+v*pdiff(v,y)=-pdiff(p,y)+\rho*g+\Delta v continuity: pdiff(u,x)+pdiff(v,y)=0 Wie in der Aufgabenstellung steht, soll man folgende Ansätze machen: u(y,t)=u^~(y)*exp(\ii\.\omega\.t), pdiff(p,x)=A*exp(\ii\.\omega\.t) Nun habe ich es mal versucht durchzurechnen mit, (a)\mue = 0 und (b)\mue !=0 Intuitiv ergibt Fall (a) keinen Sinn, denn wenn das Fluid nicht an der Wand unten haften würde, wäre u keine Funktion von y... Also bleibt nur noch Fall (b), bei dem ich foldenge u\-Komponente der Geschwindigkeit finde: u(y,t)=-A/(\rho*v)*y+(K1*exp((\rho*v*y)/\mue)*\mue)/(\rho*v)+K2 \(Bemerke: habe noch nicht die Impulsgleichung in y\-Richtung und die Kontinuität verwendet) Dies ist aber definitiv falsch weil bei y=0, v=0 -> u(y=0,t)=\inf Ich weiss echt nicht mehr weiter, habe ich vielleicht falsche, physikalisch unmöglich Annahmen getroffen?
Fed-Formatierung verbessert: \rho, \mue statt rho, mu, \ vor Bindestrichen und Textklammern, ein großer fed-Bereich. Aufgabe auf den MP kopiert. Gruß, rlk.
[ Nachricht wurde editiert von rlk am 30.03.2012 19:18:43 ]
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Spock
Senior  Dabei seit: 25.04.2002 Mitteilungen: 7004
Aus: Schi'Kahr/Vulkan
 |     Beitrag No.1, eingetragen 2012-03-31 13:15
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Hallo Rob,
wir hatten so etwas ähnliches schonmal hier, siehe dort Beitrag No.2 Aufgabe Teil (c). Die Tatsache, daß das Fluid zwischen zwei Ebenen strömt, ändert erstmal nichts an den Lösungsansätzen. Beachte bitte unbedingt die teilweise unterschiedliche Bedeutung der Notationen, die Du gewählt hast, und die in dem Link verwendet werden.
Bei Problemen einfach nochmal melden, :-)
Gruß
Juergen
[ Nachricht wurde editiert von Spock am 31.03.2012 13:17:13 ]
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HabneFrage
Junior  Dabei seit: 27.03.2012 Mitteilungen: 16
Aus:
 |     Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2012-03-31 14:46
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HabneFrage
Junior  Dabei seit: 27.03.2012 Mitteilungen: 16
Aus:
 |     Beitrag No.3, vom Themenstarter, eingetragen 2012-04-01 11:26
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Ach du Schade habe das DGL in meinem letzten Post wie einen Anfänger gelöst :-(
Hier nochmal:
 
Also wir haben folgendes DGL: u^~(y): \rho*i*\omega*u^~(y)=-A+\mue*u^~''(y), was die Lösung, u^~(y)=(i*A)/(\rho*\omega)+K1*exp(-sqrt(\rho*\omega/\mu)*y)+K2*exp(sqrt(\rho*\omega/\mu)*y), annimmt. Rahmenbedingungen sind folgende: u^~(0)=0=>K1=-K2-(i*A)/(\rho*\omega) u^~(\inf)<\inf=>K2=0
 
u^~(y) eingesetzt in den Ansatz u(y,t)=u^~(y)*exp(i*\omega*t) ergibt schliesslich: u(y,t)=A/(\rho*\omega)*sin(\omega*t)*(exp(-sqrt((\rho*\omega)/\mu))-1)
Meiner Meinung nach könnte dieses Geschwindigkeitsprofil stimmen, was meinst Du?
Gruss,
Rob
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Spock
Senior  Dabei seit: 25.04.2002 Mitteilungen: 7004
Aus: Schi'Kahr/Vulkan
 |     Beitrag No.4, eingetragen 2012-04-03 12:10
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Hallo Rob,
 
zumindest bis zur Differentialgleichung für u^~ hast Du es richtig gemacht, allerdings bin ich mit Deiner Lösung nicht einverstanden, irgendwie ist Dir die imaginäre Einheit verlorengegangen. Ich versuche mal Deine Notation beizubehalten, und schreibe zur Abkürzung \lr(1)k^2==\ii\.(\rho \w)/\mue , C==A/\mue , womit die zu lösende Differentialgleichung für u^~==u^~(y) lautet \lr(2)u^~''=k^2 u^~+C . Mit der Haftbedingung \lr(3a)u^~(0)=0 , und der Forderung, daß die Geschwindigkeit für y->\inf nicht divergieren soll, \lr(3b)lim(y->\inf,u^~(y))<\inf erhalte ich zunächst als Lösung von ref(2) \lr(4)u^~(y)=C/k^2 (exp(-ky)-1), mit \lr(5)k=sqrt(1/2 (\rho \w)/\mue) (1+\ii)
Kannst Du dem zunächst zustimmen?
Gruß
Juergen
[ Nachricht wurde editiert von Spock am 03.04.2012 12:31:21 ]
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HabneFrage
Junior  Dabei seit: 27.03.2012 Mitteilungen: 16
Aus:
 |     Beitrag No.5, vom Themenstarter, eingetragen 2012-04-03 16:21
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Hi Juergen,
vollkommen einversanden, ich habe bei "Deiner Konstante k" das "i" vergessen. Zu dumm, weil ich die Aufgabe schon abgeben habe :(
Auf jeden Fall danke ich Dir nochmals für die Hilfe!
Gruss,
Rob
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