Kc数

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Oseberg A - Waves I.jpg
Oseberg A - Waves II.jpg
Kc数可用于计算海浪对钻油平台的施力.

流体力学中,Kc数Keulegan–Carpenter number)是一个无量纲数,用来描述一个在振荡流场中的物体,所受到的阻力相对惯性力之间的关系,也可可以用在一物体在静止流体中振荡的情形。Kc数小表示惯性力的影响比阻力要大,Kc数大表示(紊流)阻力的影响较大。

Kc数的定义如下[1]

其中

  • V流速振荡的振幅(若是物体振荡的情形,则为物体速度的振幅)
  • T为振荡的周期
  • L为物体的特征长度,若物体为一圆柱,其特征长度为其直径。

在探讨海浪对沉积物运移的影响时,会使用另一个相关的位移参数δ(displacement parameter)[1]来表示:

其中

  • A为在振荡流场中流体粒子的偏移幅度,若流场以弦波运动,A可以用VT表示A = VT/(2π),则

若将纳维-斯托克斯方程加速度项进行尺度分析英语scale analysis (mathematics),也可以找到Kc数:

  • 对流加速度:
  • 局部加速度:

将以上二式相除即可得到Kc数。

斯特劳哈尔数和Kc数有些相近。斯特劳哈尔数在形式上是Kc数的倒数。斯特劳哈尔数可以求得将一物体置入稳定的流场后,其产生旋涡分离英语vortex shedding的频率,可以作为流场不稳定性的指标。而Kc数是和不稳定流场对物体的影响有关。

参照[编辑]

脚注[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Dean & Dalrymple (1991), p. 232.

参考资料[编辑]

  • Keulegan, G. H.; Carpenter, L. H., Forces on cylinders and plates in an oscillating fluid, Journal of Research of the National Bureau of Standards, 1958, 60 (5): 423–440 
  • Dean, R.G.; Dalrymple, R.A., Water wave mechanics for engineers and scientists, Advanced Series on Ocean Engineering 2, World Scientific, Singapore, 1991, ISBN 978 981 02 0420 4