Sivut

Kommentit (127)

H
Seuraa 
Viestejä2622
Joza
Kiitoksia kovasti. Lieriönhän oli 1?

Siis äärettömän pitkälle sylinterille (2D tapaus). Tässä arvot äärellisille sylintereille. Sylinteri liikkuu akseliaan vastaan kohtisuorassa suunnassa. 1. luku on pituus/halkaisija 2. on se kerroin.

1.2 0.62
2.5 0.78
5.0 0.90
9.0 0.95

Ouch... Menikin vaikeaksi koska lieriön koko on käyttäjän säädettävissä. Liekkö tuo suoraan tai edes jotenkin verrannollinen.. Oliko tuossa taulukossa lieriö siis pohja alaspäin vai sivulle päin? Simulaatiossahan se on alaspäin.

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
David
Edellä olevien viestien perusteella (pikaisesti lukien) näyttäisi puuttuvan kokonaan viskositeetin (juoksevuuden) vaikutus nesteen käyttäytymiseen törmäystilanteessa.



Tätä olisi itse asiassa tarkoitus lähteä tutkimaan ja osallistua viksu-tiedekilpailuun.

Joza
Simulaatio osoittaa seuraavat tulokset:
Jos putoamiskiihtyvyyttä nostetaan monikymmenkertaiseksi niin maksimi uppoama pienenee! Voiko tämä olla mahdollista vai johtuuko se siitä että kun putoamiskiihtyvyys on suurempi niin:
1)painovoima on suurempi ==> nopeus on suurempi
2)noste on suurempi
3)nopeus on suurempi ==> väliaineenvastus on suurempi
Voiko seuraukset 2 ja 3 kumota ja jopa ohittaa seurauksen 1???

Niin osaisiko joku sanoa onko se mahdollista?

H
Seuraa 
Viestejä2622
Joza
Ouch... Menikin vaikeaksi koska lieriön koko on käyttäjän säädettävissä. Liekkö tuo suoraan tai edes jotenkin verrannollinen.. Oliko tuossa taulukossa lieriö siis pohja alaspäin vai sivulle päin? Simulaatiossahan se on alaspäin.

Jos se olisi jotenkin helposti verrannollinen, niin varmaan kaava olisi annettu. Silti voit aina sovittaa 2-3-4-asteisen polynomin arvoihin.

Sylinterio on edelleen kyljellään. Pystyssä olevalle sylinterille ei ole anneteu arvoja. Neliöpohjaiselle kappaleelle on arvoja korkeuden funktiona.

H
Seuraa 
Viestejä2622
Joza
Simulaatio osoittaa seuraavat tulokset:
Jos putoamiskiihtyvyyttä nostetaan monikymmenkertaiseksi niin maksimi uppoama pienenee! Voiko tämä olla mahdollista vai johtuuko se siitä että kun putoamiskiihtyvyys on suurempi niin:
1)painovoima on suurempi ==> nopeus on suurempi
2)noste on suurempi
3)nopeus on suurempi ==> väliaineenvastus on suurempi
Voiko seuraukset 2 ja 3 kumota ja jopa ohittaa seurauksen 1???

Niin osaisiko joku sanoa onko se mahdollista?


Kaikkihan on mahdollista. Kuulostaa minusta ihan loogiselta. Laske kappaleeseen kohdistuva voima muutamalla g:n arvolla ja katso miten se käyttäytyy. mv=Ft

David
Seuraa 
Viestejä8877

Ei se nyt taida ihan loogista olla, eihän nosteen vaikutus periaatteessa riipu milään tavoin sen kappaleen nopeudesta vedessä, jotakin on pielessä. Kyllä uppoaman täytyy lisääntyä nopeuden kasvaessa. Valitettavasti en juuri nyt ehdi kommentoimaan enempää.

Vaikuttaa siltä, että tuo välianeen vastus olisi väärin huomioitu, kuten jossain vaiheessa arvelinkin ei sitä voi sellaisenaan käyttää törnäystilanteessa vaan kaikki on laskettava liikemäärien säilymisen periaattein eri tilanteissa.

Lisäksi tuossa tulee sitten virtaus pintoja pitkin jossain kohdin peliin mukaan, riipuen vähän siitä miten se vesi käyttäytyy tilanteessa.

Sylinterio on edelleen kyljellään. Pystyssä olevalle sylinterille ei ole anneteu arvoja. Neliöpohjaiselle kappaleelle on arvoja korkeuden funktiona.

Ok. Varmistin vain kun en ollut varma ymmärsinkö oikein..

Ei se nyt taida ihan loogista olla, eihän nosteen vaikutus periaatteessa riipu milään tavoin sen kappaleen nopeudesta vedessä, jotakin on pielessä. Kyllä uppoaman täytyy lisääntyä nopeuden kasvaessa. Valitettavasti en juuri nyt ehdi kommentoimaan enempää.

Kirjoittele kun ehdit. Kommentit olisi kuitenkin kiva kuulla. Itsekin epäilen että jotain on pielessä vaikken keksi mitään sellaista joka selittäisi mainitsemani ilmiön. Pitänee kokeilla toistuuko ilmiö jos törmäys ohitetaan (onko virhe siinä) tai jos simuloidaan tyhjiössä.

Joza
Pitänee kokeilla toistuuko ilmiö jos törmäys ohitetaan (onko virhe siinä) tai jos simuloidaan tyhjiössä.

Testattu on: toistuu. Koska "ongelma" esiintyy myös tyhjiössä, se ei voi johtua nopeammasta rajanopeuden saavuttamisesta ja siten pienemmästä uppoamasta

No, tuota iskeytymistä pintaa vasten voisi ehkä tutkia valoporttien avulla ja piirtää graafit, jotka kuvaisivat nopeuden äkillistä pienentymistä iskeytymishetkellä pudotuskorkeuden (ja siis iskeytymisnopeuden) funktiona. Voisi varioida myös iskeytyvän pinnan alaa ja esittää tulokset graafisesti. Varmaan noista graafeista saisi jo päätellyksi jonkinlaisen matemaattisen esityksenkin. Tuloskin saattaisi olla kiinnostava.

Mitä sitten painovoiman ja siitä johtuvan painovoimakiihtyvyyden (g) kasvuun tulee, nostehan on siihen suoraan verrannollinen, joten iskeytymisen vaikutus poisluettuna uppoamissyvyyden tulisi olla sama - elleivät sitten turbulenssitekijät muuttuisi vesimolekyylien ylös-alas-virtauspommituksen (=nosteen) kasvaessa (tuo liikehän on liki virtuaalinen..). Olettaen tietysti, että veden tiheyden kasvu olisi minimaalinen. Mutta voihan se pienenäkin tosin vaikuttaa.

P.S.V.
No, tuota iskeytymistä pintaa vasten voisi ehkä tutkia valoporttien avulla ja piirtää graafit, jotka kuvaisivat nopeuden äkillistä pienentymistä iskeytymishetkellä pudotuskorkeuden (ja siis iskeytymisnopeuden) funktiona. Voisi varioida myös iskeytyvän pinnan alaa ja esittää tulokset graafisesti. Varmaan noista graafeista saisi jo päätellyksi jonkinlaisen matemaattisen esityksenkin. Tuloskin saattaisi olla kiinnostava.

Tämän tyyppistä juttua lienee tarkoitus tehdä siinä viskositeetin tutkimus jutussa. Odottelen sen osaltu kuitenkin vielä lisäohjeita..

P.S.V.
Mitä sitten painovoiman ja siitä johtuvan painovoimakiihtyvyyden (g) kasvuun tulee, nostehan on siihen suoraan verrannollinen, joten iskeytymisen vaikutus poisluettuna uppoamissyvyyden tulisi olla sama - elleivät sitten turbulenssitekijät muuttuisi vesimolekyylien ylös-alas-virtauspommituksen (=nosteen) kasvaessa (tuo liikehän on liki virtuaalinen..). Olettaen tietysti, että veden tiheyden kasvu olisi minimaalinen. Mutta voihan se pienenäkin tosin vaikuttaa.



esineen tiheys 500kg/m^3
ilman tiheys 0 (siis tyhjiö)
lähtökorkeus 100 m

g = 10m/s^2 ==> uppoama = -7,93 m
g = 100 m/s^2 ==> uppoama = -7,8 m

Nyt törmäys oli laskettu mukaan, mutta ilmankin sitä tulee suhteessa suunnilleen samanlaiset arvot.

elleivät sitten turbulenssitekijät muuttuisi vesimolekyylien ylös-alas-virtauspommituksen (=nosteen) kasvaessa (tuo liikehän on liki virtuaalinen..).

Huomaa ettei simulaatiossani ole otettu huomioon mitään kovin kummallisia asioita.

EDIT:
Saatoin keksiä selityksen. Ohjelma nimittäin laskee laskut sadasosa sekunnin välein, joten korkeilla nopeuksilla esine kerkee sinä aikana likkumaan jo niin paljon että joku asia voi tulla otetuksi huomioon myöhemmin kuin pitäisi. Tässä tilanteessa sen pitäisi äkkiseltään sanottuna kylläkin johtaa toisen suuntaiseen virheeseen...

EDIT:
Saatoin keksiä selityksen. Ohjelma nimittäin laskee laskut sadasosa sekunnin välein, joten korkeilla nopeuksilla esine kerkee sinä aikana likkumaan jo niin paljon että joku asia voi tulla otetuksi huomioon myöhemmin kuin pitäisi. Tässä tilanteessa sen pitäisi äkkiseltään sanottuna kylläkin johtaa toisen suuntaiseen virheeseen...

Kyllä. Testasin asian ja seuraavan taulukon perusteella tämä voitaneen todeta.

laskutoimituksia/s................uppoama(g=10).............uppoama(g=100)
.........100..................................-6,63...............................-2,81
........1000..................................-7,69...............................-7,44
.......10000.................................-7,80..............................-7,78

siis kun laskutoimituksien määrää lisätään, lähenevät uppoamat toisiaan.

EDIT: Nyt on uusi korjailtu versio saatavilla taas. Helppikin löytyy nyt (F1).

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33957

Tyly ongelma sinulla. Hydrodynamiikkaa nesteen ja kaasun rajapinnalla. Googleta nyt piruuttasi sanoilla "Navier" ja "Stokes", niin näet mitä tappotouhua harrastat, mutta varaudu että sitten mennään aivan jumalattoman korkealta ja kovaa. On parempi, etten ala siinä asiassa neuvomaan (tiedän hydrodynamiikasta vain sen, etten ymmärrä siitä sen enempää kuin pari tämän palstan innokkaimmista teoreettisen "fysiikan" harrastajista tajuaa fysiikasta) mutta yksi juttu voisi olla kokeilemisen arvoinen.

Simuloi nestettä palloilla, jotka hylkivät toisiaan. Sopiva voimafunktio on sellainen, jossa pallon säteen etäisyydeltä hylkimisvoima alkaa kasvaa lineaarisesti (tai polynomiaalisesti). Tee astia, jonka seinät hylkivät noita palloja. Sitten "kaadat" palloja astiaan niin paljon kuin tietokoneesi laskentakyky ja kärsivällisyytesi antavat periksi. 10000 pitäisi mennä kohtuullisen jouhvasti nykyaikaisella koneella. Aloita ihmeessä 2-ulotteisella tapauksella, koska kolmiulotteisessa maailmassa 10000 palloa on vain pieni pisara. Tarvitset jonkinlaisen häviötermin. Se voi olla joko verrannollisena pallon absoluuttiseen nopeuteen, tai törmäysten yhteydessä pallojen suhteelliseen nopeuteen.

Sitten teet järjestelmään ison pallon, joka putoaa astiaan. Se on vain paljon isompi ja painavampi kuin nestepallot, mutta vuorovaikuttaa samantyyppisesti. Katso kuinka käy. Parametrejä joutunee hakemaan kokeilemalla.

Ei tuo tietenkään anna fysikaalisesti tarkkoja tuloksia (niin kuin ei mikään yksinkertainen laskutapakaan), mutta ihan hienon efektin kuitenkin. "Nesteessä" alkaa levitä tiheysaalto ja pinta-aaltoja. Efekti on sitä hienompi mitä enemmän on palloja, mutta hyvin pian laskenta-aikaa vaaditaan vuorokausi.

Pallojen keskenäisien vuorovaikutusten laskemiseksi ne kannattaa jakaa sopivan kokoisiin "laatikoihin", ja laskea sitten jokaisen laatikon pallojen vaikutus naapurilaatikkojen pallojen ja laatikon itsensä kanssa. Siten saadaan laskennan kompleksisuutta pienennettyä brute force-algoritmin täysin sietämättömästä O(n^2):sta kohti O(n*log n):ää. 10000 pallolla noiden välinen ero on suuri, käytännössä kertaluokan tai enemmänkin riippuen siitä miten törmäyksen hanskataan. Pieni vetovoimatermi, esimerkiksi 2-3 säteen päähän ulottuva, tekee "nesteestä" "nestemäisempää", mutta vaatii selvästi lisää aikaa.

David
Seuraa 
Viestejä8877

Tuolta voit saada apua noiden virtauksessa vaikuttavien tekijöiden huomioimiseen.

http://fi.wikipedia.org/wiki/Reynoldsin_luku

Muita huomioitavia seikkoja
- Putoamisliikemäärä + jatkuvasti vaikuttava painovoima
- Pintapaine voitettava, paineisku voittaa pintapaineen ja aiheuttaa paineen veteen, joka lähtee sivuille päin ja reunoilta ylös kohti pienempää ilmanpainetta.
- Kappaleen, veden (ja ilman) kokonaisliikemäärä sama kuin alkuperäinen liikemäärä
- Vesi käytännössä kokoonpuristumatonta, joten veden liikemäärä siirtyy lähes kokonaan aaltoihin ja virtaukseen alapintaa ja sivuja pitkin (siis pinnan läheisyydessä, ihan pinnassa ei ainakaan laminaarista virtausta esiinny), joissa virtaus on tod.näköisesti aluksi turbulenttista ja myöhemmin laminaarista.
- Kulmissa ja reunoilla virtaus on joka tapauksessa turbulenttista, joten niiden kohdalla joudutaan tekemään pientä likimääräistystä eli abroksimointia ellei tilavuusvirtaa saada laskettua.
- Veden liikemäärä (ja kappaleen liikemäärän suhde) riippuu viskositeetista ja virtausvastuksista
- Mahdollinen palautuva / palautumaton muodonmuutos kappaleella, törmäystilanteessa (epäoleellinen pienillä nopeuksilla).
- Veden vastus kasvaa tietysti uppoaman lisääntyessä.
- Veden noste kasvaa uppoaman lisääntyessä.
- Ilmanpaineen vaikutus täytyy huomioida kun kappale on vedenpinnan yläpuolella.
- Ilmanvastusta ei voi (täysimääräisesti) huomioida enää putoamisen jälkeen, tosin ilmanvirtaus sivuilla ja turbulenssi aiheuttaa vastusta sekin jossain määrin. Alipaine kappaleen nopeudesta riippuen tosin hidastaa myös.
- Riittävän suurella nopeudella kappale lämpiää ja törmäyksen seurauksena myös, joten veden höyrystyminenkin tai lämpeneminenkin vaikuttaa tilanteessa ( turhan teoreettista tässä - meteroriitti tms.).

Täällä näyttäisi olevan hyviä luentoja aiheeseen liittyen
http://www.water.tkk.fi/wr/kurssit/Yhd- ... rkkoon.pdf
ja siitä eteenpäin tai hae päälinkin kautta.

Vaikeuksia on varmasti tiedossa, mutta tärkeintä ei tässä varmaan olekaan löytää absoluuttista todellista käytöstä vaan likimain oikea lopputulos. Tietoja joutuu käyttämään poimien oleelliset asiat esim. noista luennoista ja vähemmän oleellisia voi sitten tarkastella jälkikäteen jos intoa piisaa.

- Mahdollinen palautuva / palautumaton muodonmuutos kappaleella, törmäystilanteessa (epäoleellinen pienillä nopeuksilla).

Taidan olettaa että kappaleet ovat joustamattomia ja rikkoutumattomia..

- Veden vastus kasvaa tietysti uppoaman lisääntyessä.
- Veden noste kasvaa uppoaman lisääntyessä.

Taidan olla erimieltä ainakin jälkimmäisen osalta. Mitä mieltä muut?

- Ilmanpaineen vaikutus täytyy huomioida kun kappale on vedenpinnan yläpuolella.
- Ilmanvastusta ei voi (täysimääräisesti) huomioida enää putoamisen jälkeen, tosin ilmanvirtaus sivuilla ja turbulenssi aiheuttaa vastusta sekin jossain määrin. Alipaine kappaleen nopeudesta riippuen tosin hidastaa myös.

Huomioitu jo.

- Riittävän suurella nopeudella kappale lämpiää ja törmäyksen seurauksena myös, joten veden höyrystyminenkin tai lämpeneminenkin vaikuttaa tilanteessa ( turhan teoreettista tässä - meteroriitti tms.).

Taitaa mennä liian vaikeaksi..

Kiitoksia kuitenkin linkeistä ja muista huomioista.

Herra Tohtori
Seuraa 
Viestejä2613
Joza

- Veden vastus kasvaa tietysti uppoaman lisääntyessä.
- Veden noste kasvaa uppoaman lisääntyessä.

Taidan olla erimieltä ainakin jälkimmäisen osalta. Mitä mieltä muut?




Veden vastus kasvaa uppoaman kasvaessa, koska yhteistä pinta-alaa veden ja kappaleen kanssa on yhä enemmän ja enemmän.

Mutta sen jälkeen kun kappale holahtaa pinnan läpi, vastuskerroin pysyy samana... jos uppoamisnopeus pysyy vakiona, ja sehän pysyy aika pitkälti vakiona siinä vaiheessa kun terminaalinopeus saavutetaan.

Noste puolestaan kasvaa siihen asti kunnes koko kappale on vedenpinnan alapuolella. Sen jälkeen noste on vakio (olettaen että veden tiheys pysyy muuttumattomana eikä kappale muuta muotoaan...) ja sen määrä on sama kuin kappaleen syrjäyttämän veden paino.

- Riittävän suurella nopeudella kappale lämpiää ja törmäyksen seurauksena myös, joten veden höyrystyminenkin tai lämpeneminenkin vaikuttaa tilanteessa ( turhan teoreettista tässä - meteroriitti tms.).

Taitaa mennä liian vaikeaksi..

No en nyt tiedä... määrität vain kappaleelle ominaislämpökapasiteetin, sulamislämpötilan, sulatuslämmön (lämpöenergian määrä kilogrammaa kohti, jolla saadaan sulamispisteessä olevassa aineessa tapahtumaan faasimuunnos) ja samat jutut höyrystymiselle. Sitten lasket hidastuvuudesta kuinka paljon liike-energiaa väistämättä muuntuu lämpötilaksi kappaleen nopeuden hidastuessa terminaalinopeuteen.

Mutta käytännössä se ei (tietenkään) olekaan ihan näin "yksinkertaista"....

Capito tutto, perchè sono uno
Persona molto, molto intelligente...

-Quidquid latine dictum sit, altum viditur.

If you stare too long into the Screen, the Screen looks back at you.

David
Seuraa 
Viestejä8877

Jep, tarkoitin uppoamalla sitä osaa joka on työntynyt veden sisään kun kappale ei ole vielä kokonaan veden peitossa eli uponnut. Olisi pitänyt ehkä täsmentää, mutta ajattelin sen selviävän asiayhteydestä.

David
Jep, tarkoitin uppoamalla sitä osaa joka on työntynyt veden sisään kun kappale ei ole vielä kokonaan veden peitossa eli uponnut. Olisi pitänyt ehkä täsmentää, mutta ajattelin sen selviävän asiayhteydestä.

Joo no nyt tajusin, mutta mitenkä se vastukseen silti vaikuttaa. Sivuilla tietysti on enemmän vettä, mutta kun kappaleen sivut ovat tasaiset niin vaikuttaako se? Nosteessa se on jo (tietenkin?) otettu huomioon.

David
Seuraa 
Viestejä8877
Joza
David
Jep, tarkoitin uppoamalla sitä osaa joka on työntynyt veden sisään kun kappale ei ole vielä kokonaan veden peitossa eli uponnut. Olisi pitänyt ehkä täsmentää, mutta ajattelin sen selviävän asiayhteydestä.



Joo no nyt tajusin, mutta mitenkä se vastukseen silti vaikuttaa. Sivuilla tietysti on enemmän vettä, mutta kun kappaleen sivut ovat tasaiset niin vaikuttaako se? Nosteessa se on jo (tietenkin?) otettu huomioon.

Normaalisti vedenvastuksessa huomioidaan tietysti koko kappaleen aiheuttama vastus mukaanlukien sivujen ja päätyjen vaiktukset kaikkineen. Etenevässä kappaleessa sen perään syntyy pyörre, joka myös vastustaa etenemistä.

Sivuvirtauksille ja takaosan pyörteelle ei varmaankaan ole olemassa erikseen mitään valmiita arvoja vaan joudut laskemaan noita jollain virtausvastuksilla ja arvioimaan sitten mikä voisi olla se yhälö joka antaa lähinnä oikeat arvot ko. tapauksessa.

Tällä hetkellä takaosan pyörteet+alipaine aiheuttaa 5/8 vastuksesta ja etuosa 3/8 vastuksesta. Näitä arvojahan kyselin silloin eka viestissä jo, mutta ilmeisesti ne ovat ok kun kukaan ei ole parempiakaan antanut. Toisaalta kun alkaa miettiä niin tuohan sisältää jo sivuvirtauksien (tai mitä lie ovatkaan) vaikutuksen vastukseen ja se nousee sitä mukaa mitä enemmän esineestä on vedessä.

Kokonais vastushan on kuitenkin 1/2CpAv^2. Eikö niin? Se pitää vain jakaa veden/nesteen ylä ja alapuolelle erikseen (sopivilla kertoimilla) silloin kun kappale on osittain vedessä.

Muotokertoimeksi (väliaineen vastukseen) valitsin muuten sekä kuutiolle että lieriölle 1. Onko oikein?

Väliaineen vastus on 1/2CpAv^2 silloin kun virtaus kappaleen ympärillä on turbulenttia. Suurilla nopeuksilla virtaus on yleensä turbulenttia. Laminaarin eli pyörteettömän virtauksen tapauksessa pallon virtausvastus noudattaa stokesin lakia ja muun muutoisilla kappaleillakin vastus on suoraan verrannollinen viskositeettin ja nopeuteen. Turbulentissa virtauksessa vastus riippuu etukuvannon pinta-alasta, laminaarissa (karkeasti yleistäen) sivujen, joita pitkin neste virtaa, pinta-alasta. Virtauksen turbulenttisuuden tai laminaarisuuden voi tarkistaa reynoldsin luvun (Re) avulla, joskin laskut ovat usein hieman työläitä.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat