Оглавление
- 1 Вихревое кольцо
- 1.1 Вихревое кольцо
- 1.2 Структура вихревого кольца
- 1.3 Образование вихревых колец
- 1.4 Вторичные эффекты
- 1.5 Число вихревых образований
- 1.6 Примеры в природе
- 1.7 Другие примеры
- 1.8 Образование вихревых колец
- 1.9 Разделенные вихревые кольца
- 1.10 Теория вихревых колец
- 1.11 Круговые вихревые линии
- 1.12 Вихревые кольца с тонкой сердцевиной
- 1.13 Сферические вихри
- 1.14 Модель Френкеля-Норбери
- 1.15 Нестабильность вихревых колец
- 1.16 Эллиптическое вихревое кольцо
- 1.17 Воздушная вихревая пушка
- 1.18 Пузырчатое кольцо
- 1.19 Грибовидное облако
- 1.20 Тороидальный момент
- 1.21 Вихревой кольцевой пистолет
- 1.22 Игрушка в виде вихревого кольца
- 1.23 Рекомендации
- 1.24 Полный текст статьи:
- 2 Вихревое кольцо – Arc.Ask3.Ru
Вихревое кольцо
-
Вихревое кольцо
- Торообразный вихрь в жидкости
- Преобладающий поток — тороидальный
- Встречается в турбулентных потоках
-
Структура вихревого кольца
- Частицы жидкости движутся по круговым траекториям
- Скорость жидкости постоянна, кроме области вокруг ядра
- Вихревое кольцо увлекает за собой вращающуюся жидкость
-
Образование вихревых колец
- Процесс формирования интересовал научное сообщество более ста лет
- Методы: капля жидкости на поверхности, импульсное движение диска
- В лабораторных условиях: импульсный выпуск жидкости через сопло
-
Вторичные эффекты
- Экстремальные значения скорости на выходе
- Отрицательная завихренность на внешней стенке
- Утолщение пограничного слоя и изменение профиля скорости
-
Число вихревых образований
- Переход между изолированным кольцом и тянущейся струей
- Число образования примерно равно 4
- Явление “отщипывания” наблюдается в природе
-
Примеры в природе
- Грибовидные облака, извержения вулканов
- Вихревые кольца в биологических потоках
- Синтетическая струя для управления потоком
-
Другие примеры
- Состояние вихревого кольца в вертолетах
- Вихревое кольцо в левом желудочке сердца
- Пузырьковые кольца при высвобождении воздуха под водой
-
Образование вихревых колец
- Некоторые вулканы испускают массивные вихревые кольца при извержении.
- Примеры: Этна, Стромболи, Эйяфьятлайокудль, Гекла, Тунгурауа, Пакайя, Маунт-Редут, Гора Асо, Вакаари, Гунунг Сламет, Момотомбо.
-
Разделенные вихревые кольца
- Исследования показали, что разделенные вихревые кольца стабилизируют семена одуванчика.
- Эти структуры используются для создания беспроводных датчиков.
-
Теория вихревых колец
- Вихревые кольца интересовали научное сообщество более ста лет.
- Уильям Бартон Роджерс использовал капли жидкости для изучения вихревых колец.
- Герман фон Гельмгольц математически проанализировал вихревые кольца в 1858 году.
-
Круговые вихревые линии
- Вихревые кольца нулевой толщины описываются дельта-функцией Дирака.
- Потоковая функция Стокса включает эллиптические интегралы.
- Круговая вихревая линия является предельным случаем тонкого вихревого кольца.
-
Вихревые кольца с тонкой сердцевиной
- Неоднородность дельта-функции препятствует вычислению скорости и кинетической энергии.
- Для тонкого вихревого кольца ядро можно аппроксимировать диском.
- Функция потока Стокса аппроксимируется формулой.
-
Сферические вихри
- Сферический вихрь Хилла моделирует вихревые кольца с распределением завихренности до центральной линии.
- Функция потока Стокса включает линейно распределенную завихренность.
- Циркуляция, гидродинамический импульс и кинетическая энергия рассчитываются в терминах поступательной скорости и радиуса.
-
Модель Френкеля-Норбери
- Модель описывает стационарные вихревые кольца с линейным распределением завихренности.
- Приближенные решения найдены для тонких и толстых вихревых колец.
- Норбери численно нашел устойчивые вихревые кольца для различных средних радиусов сердцевины.
-
Нестабильность вихревых колец
- Максворти наблюдал азимутально-лучисто-симметричную структуру при критической скорости.
- Хуан и Чан сообщили о другой нестабильности при неидеально круглом начальном состоянии.
-
Эллиптическое вихревое кольцо
- Подвергается колебаниям
- Сначала растягивается в вертикальном направлении и сжимается в горизонтальном
- Проходит через промежуточное состояние, становясь круглым
- Деформируется противоположным образом (растягивается в горизонтальном направлении и сжимается в вертикальном)
- Возвращается в исходное состояние
-
Воздушная вихревая пушка
- Создает вихри в воздухе
- Используется для создания различных эффектов
-
Пузырчатое кольцо
- Подводное вихревое кольцо
- Создается в воде
-
Грибовидное облако
- Вихревое облако, образующееся в воздухе
- Имеет форму гриба
-
Тороидальный момент
- Вихревой момент, создаваемый в жидкости
- Используется в различных устройствах
-
Вихревой кольцевой пистолет
- Устройство для создания вихревых колец
- Применяется в различных отраслях
-
Игрушка в виде вихревого кольца
- Популярная игрушка для детей
- Создает различные эффекты
-
Рекомендации
- Внешние ссылки на видео и лекции
- Ссылки на диссертации и статьи
- Видео с экспериментами в бассейне