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सीमा परत सिद्धांत (द्रव)

1904
  • Ludwig Prandtl
एक वायुगतिकी इंजीनियर वायु सुरंग में एक विमान के पंख के मॉडल के चारों ओर वायु प्रवाह का विश्लेषण कर रहा है।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

सीमा परत किसी परिबद्ध सतह के ठीक निकट स्थित द्रव की पतली परत होती है जहाँ बाहरी प्रभावों का प्रभाव पड़ता है। श्यानता महत्वपूर्ण हैं। लुडविग प्रांडल द्वारा प्रस्तुत यह अवधारणा प्रवाह को दो क्षेत्रों में विभाजित करके द्रव गतिकी की समस्याओं को सरल बनाती है: पतली सीमा परत जहां श्यानता हावी होती है और बाहरी क्षेत्र जहां अश्यान प्रवाह सिद्धांत लागू किया जा सकता है।

लुडविग प्रांडल का सीमा परत सिद्धांत एक अभूतपूर्व उपलब्धि थी जिसने सैद्धांतिक द्रव गतिकी को प्रायोगिक परिणामों के साथ सामंजस्य स्थापित किया। 1904 से पहले, अश्यान प्रवाह पर आधारित सिद्धांत (जैसे डी'एलेम्बर्ट का विरोधाभास) द्रव में गतिमान वस्तुओं के लिए शून्य घर्षण की गलत भविष्यवाणी करता था, जो वास्तविकता के बिल्कुल विपरीत था। प्रांडल ने प्रस्तावित किया कि द्रव घर्षण (श्यानता) का प्रभाव, प्रवाह के मुख्य भाग में नगण्य होते हुए भी, वस्तु की सतह से सटी एक बहुत पतली परत में अत्यंत महत्वपूर्ण होता है। यही सीमा परत है।

इस परत के भीतर, सतह पर द्रव का वेग शून्य (नो-स्लिप स्थिति) से परत के किनारे पर मुक्त-प्रवाह वेग तक परिवर्तित होता है। यह वेग प्रवणता अपरूपण तनाव उत्पन्न करती है, जो त्वचा घर्षण खिंचाव का स्रोत है, जो वायुगतिकीय खिंचाव के दो मुख्य घटकों में से एक है। सीमा परत का व्यवहार महत्वपूर्ण है। यह या तो चिकनी और व्यवस्थित (स्तरित) हो सकती है या अव्यवस्थित और अनियमित (अशांत)। एक अशांत सीमा परत में अधिक ऊर्जा होती है और सतह से अलग होने का प्रतिरोध अधिक होता है, लेकिन यह त्वचा घर्षण खिंचाव भी काफी अधिक उत्पन्न करती है। प्रवाह पृथक्करण, जहाँ सीमा परत सतह से अलग हो जाती है, अक्सर प्रतिकूल दाब प्रवणता के कारण होता है और दाब खिंचाव में भारी वृद्धि का कारण बनता है, जो खिंचाव का दूसरा मुख्य घटक है। सीमा परत को समझना और नियंत्रित करना वायुगतिकीय डिजाइन का एक केंद्रीय लक्ष्य है।

UNESCO Nomenclature: 2210
– मैकेनिक्स

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • श्यान प्रवाह का वर्णन करने वाले नेवियर-स्टोक्स समीकरण
  • डी'एलेम्बर्ट का विरोधाभास, जिसने अविभाज्य सिद्धांत और वास्तविकता के बीच विसंगति को उजागर किया।
  • द्रव प्रतिरोध और खिंचाव के प्रायोगिक अवलोकन

आवेदन

  • विमान के पंखों और कार के ढांचे जैसी सुव्यवस्थित संरचनाओं का डिज़ाइन, ताकि घर्षण को कम किया जा सके।
  • इंजन और इलेक्ट्रॉनिक्स कूलिंग में ऊष्मा स्थानांतरण विश्लेषण
  • प्रवाह पृथक्करण को समझना और नियंत्रित करना
  • टरबाइन और कंप्रेसर ब्लेड का डिजाइन
  • घर्षण को कम करने के लिए "शार्क की त्वचा" जैसी सतहों का विकास

पेटेंट:

NA

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संबंधित विषय: सीमा परत, प्रांड्टल, श्यानता, घर्षण, प्रवाह पृथक्करण, स्तरित प्रवाह, अशांत प्रवाह, फिसलन-रहित स्थिति।

ऐतिहासिक संदर्भ

सीमा परत सिद्धांत (द्रव)

1900
1900-12-14
1902
1904
1907
1909
1910
1900
1900
1902
1902
1907
1909
1910
1911-04-08

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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