• +66 (0) 76 670 195
  • +6663-650-2456
  • This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Turbulent Flow

ห้องเรียน CFD Ep.1 กับ Turbulence และ flow Modeling 1: Turbulent flow / การไหลแบบปั่นป่วนคืออะไร

บทนำ


เมื่อคุณได้ยินคำว่า“Turbulence Flow หรือ การไหลแบบปั่นป่วน” คุณจะนึกถึงอะไรเป็นอย่างแรก

วิศวกรหรือผู้ที่ทำงานที่เกี่ยวข้องกับการจำลองพลศาสตร์การไหลนั้นจะต้องคุ้นเคยกับคำศัพท์นี้อย่างแน่นอน ถึงกระนั้นคนเหล่านี้หลายคนมักที่จะตั้งเงื่อนไขในการจำลองการไหล เป็นแบบปั่นป่วน ตามที่ต้องการจากซอฟต์แวร์การจำลอง

แต่พวกเขากลับไม่มีความเข้าใจความหมายทางกายภาพที่ถูกต้องเกี่ยวกับรูปแบบการไหลนี้ แน่นอนคนที่ไม่ทำงานกับการจำลองการไหลนั้นไม่เข้าใจกับคำศัพท์นี้ทั้งหมด
Turbulence flow thinking
Turbulence Flow หรือการไหลแบบปั่นป่วนนั้น อยู่รอบๆตัวเรา และมันยังส่งผลกระทบต่อชีวิตประจำวันของเราด้วย รูปแบบการไหลเวียนของอากาศรอบ ๆ ยานพาหนะที่กำลังเคลื่อนที่ ไม่ว่าจะเป็น รถยนต์ รถไฟ หรือเครื่องบิน ทั้งหมดนี้ก็เป็นรูปแบบของ Turbulence Flow หรือการไหลแบบปั่นป่วน ถึงแม้การเคลื่อนไหวของคนที่เดินอยู่ก็เป็นรูปแบบนี้เช่นเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็นลมจากเครื่องปรับอากาศ หรือพัดลม รวมไปถึงการไหลของน้ำจากก๊อกน้ำทั่วๆไป คุณจะเห็นได้ว่ามนุษย์ได้ใช้ชีวิตอยู่กับ Turbulence Flow หรือการไหลแบบปั่นป่วนตลอดเวลานั้นเอง

ในบทความห้องเรียนชุดนี้ จะกล่าวถึงด้านบวกและด้านลบของกระแสการไหลและกลไกของรูปแบบการไหลนี้ รวมถึงเข้าใจถึงหลักการว่าทำไมการคำนวณการไหลรูปแบบนี้มันถึงท้าท้ายมาก
Turbulence flow thinking

Turbulent flow / การไหลแบบปั่นป่วนคืออะไร?

ดังที่กล่าวข้างต้น กระแสการไหลที่ปั่นป่วนนั้นอยู่รอบๆตัวเรา เพียงแค่เรามองไม่เห็น แล้วเราจะอธิบายและให้ความหมายมันอย่างไรดี 

คำว่า "การไหลแบบปั่นป่วนนั้น" หมายถึงการไหลในสภาพปั่นป่วนตามชื่อของมันเลย เนื่องจากมันไม่ง่ายเลยที่จะนิยามว่าความปั่นป่วนหมายถึงอะไร เนื่องจากผู้คนส่วนใหญ่มองไม่เห็นปรากฏการณ์นี้ โดยต่อไปนี้เราจะยกตัวอย่าง วิธีการสังเกตรูปแบบการไหลที่ปั่นป่วน

ลองให้ท่านผู้อ่านหลับตา และนึกถึงภาพของแม่น้ำที่มีใบไม้ลอยอยู่บนผิวของแม่น้ำนั้น เราสามารถใช้มันเพื่อดูลักษณะการไหลได้ ตามปกติแม่น้ำจะต้องไหลจากต้นน้ำไปสู่ปลายน้ำ หากสังเกตอย่างใกล้ชิดที่ใบไม้ที่ลอยอยู่บนน้ำ จะมีบางใบที่หมุนในเส้นทางวงกลม แทนที่จะเป็นเส้นตรงจากต้นน้ำสู่ปลายน้ำ ปรากฎการณ์นี้กล่าวอีกนัยหนึ่ง นั้นก็คือการเคลื่อนไหวแบบปั่นป่วน

จากนั้นให้ลองนึกถึงควันที่ลอยขึ้นจากเทียน ในห้องที่ไม่มีการไหลเวียนของอากาศ  ควันที่ลอยจากเปลวเทียนนั้น จะขึ้นเป็นเส้นตรง แต่พฤติกรรมของมันจะเปลี่ยนไป หากในบางจุด เกิดการแยกตัวของควัน จะเห็นการเริ่มต้นการไหลแบบปั่นป่วน คล้ายกับแม่น้ำ การเคลื่อนไหวที่แยกออกจากกันนั้นเกิดขึ้น เราเรียกว่า การเคลื่อนไหวแบบปั่นป่วน การเคลื่อนไหวเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากโมเมนตัมของการไหล (Intertia force / แรงเฉื่อย) มีขนาดใหญ่กว่าแรงที่กระทำต่อการไหล (Viscosity / ความหนืด)
เครดิต

Takao Itami | ทาคาโอะ อิทามิ

วิศวกรที่ปรึกษา, Software Cradle
ผู้เขียนได้มีส่วนร่วมในการวิจัยด้านการไหลเวียนของความปั่นป่วนในมหาวิทยาลัย ทาคาโอะได้สำเร็จการศึกษา ระดับปริญญาเอก จาก Tokyo institute of Technology (Graduate School of Science and Engineering) งานวิจัยการจำลอง Large-Eddy Compressible Turbulent Flow

getLinks(); ?>