Journal of Nanoscience & Nanotechnology Research 开放获取

抽象的

不穩定因素的發展思路

伊戈爾·V·萊貝德

抽象的

多力矩流體動力學方程式得出系統不穩定過程的發展法則如下。越過第一個臨界雷諾數伴隨著穩定性損失。當透過限制系統的表面流出的熵不能被系統內產生的熵補償時，系統就會失去穩定性。根據多力矩流體動力學方程式的解，系統在失去穩定性時仍會進一步不穩定。隨著雷諾數的增加，一種不穩定模式被另一種同樣不穩定的模式所取代。不穩定流態的變化取決於系統發現偏離統計平衡狀態的最快路徑的趨勢。

不穩定係統的行為是穩定模式下系統行為的鏡像。隨著外界影響的消除，系統的穩定狀態迅速趨於統計平衡狀態。相反，不穩定係統的狀態會在沒有任何額外影響的情況下迅速脫離統計平衡狀態。這兩個過程均由直接流體動力學方程式來描述。在沒有外部影響的情況下，從平衡到非平衡的極不可能的轉變可以透過逆流體動力學方程式來描述。在不穩定模式下，逆方程式以高機率引導系統朝統計平衡方向發展。

不穩定係統的這種行為與朗道-霍普夫情境不同，納維-斯托克斯方程式的解遵循此情境。根據朗道-霍普夫情景，失去穩定性的系統不可避免地會找到一些新的穩定位置，在該位置附近進行諧波週期或多周期運動。因此，只有經典流體動力學方程式的穩定解才能符合觀察到的不穩定現象。與多力矩流體動力學方程式不同，納維-斯托克斯方程式在嘗試解釋不穩定現象時會失敗，特別是稱為開爾文-亥姆霍茲不穩定性的渦旋脫落現象。