Reibungsterm in der Navier-Stokes-Gleichung

Der Reibungsterm in der Navier-Stokes-Gleichung geht davon aus, dass die Viskositätskoeffizienten für Längs- und Querrichtung gleich sind. Dies scheint nicht intuitiv zu sein, da ersteres im Wesentlichen ein Massenmodul ist, während letzteres keine Kompression der Flüssigkeit beinhaltet. Wie wird die Annahme begründet?

Keine Ahnung, aber gute Frage ;-)

Antworten (1)

Tatsächlich gibt es zwei verschiedene Viskositätskoeffizienten. Das sieht man am Spannungstensor

σ ich j = p 0 δ ich j + η ( v ich x j + v j x ich 2 3 δ ich j v k x k ) + ζ δ ich j v k x k
die die beiden Viskositätskoeffizienten hat η und ζ (siehe beispielsweise Landau & Lifshitz, Fluid Mechanics ). Der Druck p 0 ist durch die thermodynamische Zustandsgleichung gegeben, aber das ist nicht der ganze Druck p . Letztere ist durch die mittlere Normalspannung gegeben
p = 1 3 σ ich ich = p 0 ζ v k x k
so dass der Spannungstensor ist
σ ich j = p δ ich j + η ( v ich x j + v j x ich 2 3 δ ich j v k x k ) .

Deshalb sehen Sie manchmal den Koeffizienten nicht ζ (oft als zweite Viskosität bezeichnet ) in der Navier-Stokes-Gleichung. Es ist im Druck verborgen, aber es ist da.

Vielen Dank! Ich dachte tatsächlich, es sollte so etwas wie die zweite Viskosität geben. Ist die zweite Viskosität normalerweise größer oder kleiner als die erste Viskosität?
@felix: Ich weiß es nicht. Für Wasser, ζ ~ 3 cP bei 15 C, gemäß einem Wikipedia-Eintrag ( en.wikipedia.org/wiki/Volume_viscosity ). Bei dieser Temperatur hat Wasser η ~ 1 CP.
felix, für gase kann er mit null angenommen werden. Unter Annahmen der üblichen kinetischen Theorie von Gasen (Paarkollisionen usw.) kann sie zu Null berechnet werden.