Вихрові кільця (або тороїдальні вихори)

(Або вихрове кільце)

KarimShariff. Anthony Leonard

1. CONTEXT AND CONTENT

Вихрові кільця (або тороїдальні вихори)

In recent years, vortex rings have been studied in the broader arena of three issues.

В останні роки вихрові кільця вивчалися в широкому колі завдань, що належить до трьох різних напрямках.

1. Generation of sound.

One probably intuitively appreciates the role vortices play in the generation of sound - according to a linguist (Minahen 1983), "the words 'whirl' and 'whorl,' associated with the vortex, for example the breathy 'wh' in combination with the churning 'rl' indicates something more than simply an arbitrary relationship between the idea and its acoustical image. " Moehring (1978) expressed the (quadrupole) sound field directly in terms of vorticity unsteadiness and this led Muller Obermeier (1988) to take D. Kuechemann's (1965) statement that vortices are the "muscles and sinews" of fluid motion and add that vortices might also be called the "voice of the flow." In aeroacoustic experiments it is often difficult to pinpoint individual events as sound sources. Kambe. Minota and their co-workers have been studying the acoustics of mutually interacting rings and rings interacting with edges and bluff bodies (see Minota et al тисяча дев'ятсот вісімдесят вісім and references therein). Because their experiments permit identification of the sound source and have often accompanied successful theoretical modeling, theirs has been rightly hailed as one of the few "clean" aeroacoustic experiments.

1. Генерація звуку.

2. Transport and mixing.

2. Транспортування і перемішування.

Виходячи з нашого практичного досвіду, ми можемо оцінити роль вихорів в перемішуванні. Dimotakis (1984), наприклад, описував перемішування в прикордонному шарі як двохкроковий процес: захоплення (зі швидкістю, яка визначається законом Біо-Савара), за яким слідує напруга на поверхнях розділу середовищ і молекулярна дифузія. У вихрових кільцях присутні обидва цих кроку. Що стосується першого кроку, існує два види захоплення. Перший вид представлений будь-якими сплесками струминного типу (Taylor 1958). Точніше кажучи, в'язке вихровий кільце захоплює постійно зростаючий обсяг рідини і, так як цей процес можна уявити собі як межа самоподібного загасання (Allen 1984, Cantwell 1986), до сих пір виходило побудувати тільки просту модель такого процесу (Maxworthy 1972, 1974). Механізм зростання не зобов'язаний бути в'язким - цей вид загарбання також представлений кільцями, що розширюються за допомогою підйомної сили (Turner 1963), і зростаючої спіральної вихровий пеленою, формує кільце. Сформувався вихор складається з стікали і захоплюваних частин (Auerbach 1988).

3. Vortex interactions.

3. Взаємодія вихорів

Saffman (1981), формулюючи проблему вихрових кілець, сказав: «окремо взяте рух представляє цілий набір проблем вихрового руху, а також добре відомого феномена - вихрового кільця. ... Їх формування - питання динаміки вихровий пелени, стійкий стан - питання існування, час життя - питання стабільності, а якщо вони різні - виникає питання взаємодії вихорів. »Ми будемо намагатися слідувати цій парадигмі при написанні цієї статті, але іноді будемо змушені робити різницю між грузлими і невязке лініями. Наступна глава статті присвячена проблемі формування; в ній ми розглянемо, як формуються кільця в реальному житті і в лабораторному експерименті, розглянемо структуру одержані кілець і, нарешті, фактори, що визначають їх ламінарний або турбулентність. У 3-му розділі описані три стадії життя ламинарного кільця. У 4-му розділі обговорюється невязкая динаміка і починається розмова про вплив динаміки ядер на рух кілець в цілому (пункт 4.1). Наведені приклади двовимірних ламінарних вихорів, що досягають рівноваги нелінійних членів для внутрішнього ядра; припущення, що це може бути вірним і для ламінарних кілець, приводить нас до пункту 4.2, де розглядається теорія нев'язких стійких кілець. Важливо відзначити, що ця частина роботи стоїть осібно. Нестійкі невязке ефекти, наприклад. взаємна дифузія поверхонь, розглянута в пункті 4.3.

Схожі статті