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特徵尺度 - 教育百科
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| 徵 | |
| 尺 | |
| 度 |
國家教育研究院辭書
基本資料
| 英文： | characteristic length |
| 作者： | 苟淵博 |
| 日期： | 2002年12月 |
| 出處： | 力學名詞辭典 |
辭書內容
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名詞解釋： 亂流(turbulent flow)學理之建立，是以因次分析(dimensional analysis)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(boundary geometry)的特徵，以表示流形(shape of flow pattern)，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(steady state)、非定態流況(unsteady state)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(order of magnitude)，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。 |
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| 資料來源： | 國家教育研究院_特徵尺度 |
| 授權資訊： | 資料採「 創用CC-姓名標示- 禁止改作 臺灣3.0版授權條款」釋出 |