Выявленные виды вихреобразования

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Выявленные виды вихреобразования

Содержание

2. Схема обрушения волн с образованием вихрей
3. Круговая поляризация и вихреобразование при отражении
4. Образование спиральной автоволны при обтекании препятствия
6. Как эволюционирует круговой вихрь в мелкой воде
11. Двойное спиралеобразование в продольном потоке
12. Видеоролики вихреобразования Лаборатория динамики вращающихся жидкостей (Оксфорд) http://www.atm.ox.ac.uk/rotatingfluids/
13. Когда жидкость подвергается дифференциальному нагреву в горизонтальном направлении, в результате термической циркуляции должно возникнуть статически устойчивое
14. Равновесное состояние при горизонтальном нагревании В не вращающейся жидкости в результате конвективного опрокидывания изопикнические поверхности должны
15. В системе, вращающейся вокруг вертикальной оси, однако, горизонтальное движение в таких опрокидывающих циркуляциях будет запрещено, потому
16. Быстрое вращение без нагрева С увеличением закрутки возникают так называемые ламинарные (упорядоченные) вихри Тейлора. Фотография вихрей
17. Неосесимметричные течения, такие, как волны Россби, могут быть связаны с неосесимметричными горизонтальными градиентами давления. Хотя такие
18. Если наклон этих усредненных траекторий жидкости находится между горизонтальным и наклоном изопикнических поверхностей, тепло может переноситься
19. Таким образом, волны Россби могут поддерживаться за счет потенциальной энергии, порождаемых дифференциальными нагревом Нестабильности, ведущих к
20. Наклонная конвекция в лаборатории Условия, приводящие к образованию наклонных конвекции может быть получен сравнительно легко в
22. Если цилиндры установлены на платформу, которая вращается вокруг вертикальной оси с угловой скоростью Ω, то осесимметричный
23. На некотором критическом значении Ω, наклон изопикн становится слишком большим, чтобы выдерживать жидкости без развития нестабильности.
24. Такие возмущения растут по амплитуде, транспортируя тепла к «полюсу» и освобождая потенциальную энергию. Наклон изопикн снижается.
25. Экспериментальная конфигурация, описанная выше, известна как кольцевые вихри при дифференциальном нагреве вращающегося сосуда. Эта конфигурация была
26. Наклонные конвекции имеют широкий спектр различных видов режима течения, в зависимости от силы нагрева и фона
27. Основные параметры обычно называются: число Тейлора Число Тейлора: вращение/вязкость Число Россби: вращение/нагрев Число Прандтля: вязкость/теплопроводность
30. Скачать презентацию

Слайд 2

Схема обрушения волн с образованием вихрей

Слайд 3

Круговая поляризация и вихреобразование при отражении

Слайд 4

Образование спиральной автоволны при обтекании препятствия

Слайд 5

Слайд 6

Как эволюционирует круговой вихрь в мелкой воде

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Двойное спиралеобразование в продольном потоке

Слайд 12

Видеоролики вихреобразования
Лаборатория динамики вращающихся жидкостей (Оксфорд)
http://www.atm.ox.ac.uk/rotatingfluids/

Слайд 13

Когда жидкость подвергается дифференциальному нагреву в горизонтальном направлении,
в результате термической

циркуляции должно возникнуть статически устойчивое (внизу более тяжелые слои) распределение плотности
и, если перенос тепла не является через чур эффективным, градиент температуры в горизонтальном направлении.
Это означает, что плотности равной поверхности будут наклонены по отношению к поверхностям равного геопотенциала, как показано ниже на рис.

Слайд 14

Равновесное состояние при горизонтальном нагревании
В не вращающейся жидкости в результате конвективного

опрокидывания изопикнические поверхности должны стать настолько близкими к горизонтальному положению насколько это возможно.
Такова ситуация, например, в атмосферах Земли и других планет земной группы, в которых полярные регионы, как правило, сильно охлажденный (тепловое инфракрасное излучение преобладает над солнечным нагревом), а в тропики испытывают нагревание, так как солнечный нагрев является наиболее интенсивным. Рисунках ниже, следовательно, может представлять сечения по широте и высоте в атмосфере.

Слайд 15

В системе, вращающейся вокруг вертикальной оси, однако, горизонтальное движение в таких

опрокидывающих циркуляциях будет запрещено, потому что сил Кориолиса стремиться отклонить такое движение в зональном направлении. Так что В случае отсутствия зонального градиента давления движение осесимметрично и геострофично, а перенос с севера на юг переноса тепла за счет прямого опрокидывания, подавляется.
При малой скорости вращения (малой закрутке) течение в любой горизонтальной плоскости одинаково, т. е. не зависит от вертикальной координаты.

Слайд 16

Быстрое вращение без нагрева
С увеличением закрутки возникают так называемые ламинарные (упорядоченные)

вихри Тейлора.
Фотография вихрей Тейлора при течении машинного масла в зазоре между неподвижным стеклянным и вращающимся металлическим цилиндрами приведена на рисунке. Для визуализации течения в масло добавлен алюминиевый порошок.
Схема течения дана на рисунке 3, направление движения частиц показано стрелками.

Слайд 17

Неосесимметричные течения, такие, как волны Россби, могут быть связаны с неосесимметричными

горизонтальными градиентами давления. Хотя такие волнистые поток не могут производить к теплообмену опрокидыванием, они все же могут привести к значительному горизонтальному переносу тепла. Они порождают зонально-усредненный наклон траекторий вроде показанного выше на рис (б).

Слайд 18

Если наклон этих усредненных траекторий жидкости находится между горизонтальным и наклоном

изопикнических поверхностей, тепло может переноситься как вверх, так и по горизонтали. Это приводит к уменьшению наклона изопикнических поверхностей и высвобождению потенциальной энергии.
http://www.atm.ox.ac.uk/rotatingfluids/clips/clip.php?item_id=129

Слайд 19

Таким образом, волны Россби могут поддерживаться за счет потенциальной энергии, порождаемых

дифференциальными нагревом
Нестабильности, ведущих к этому неосесимметричных возмущений известна как бароклинная неустойчивость, а полностью развитая форма этих волнообразных потоков называется наклонная конвекция

Слайд 20

Наклонная конвекция в лаборатории
Условия, приводящие к образованию наклонных конвекции может быть

получен сравнительно легко в лаборатории, в жидкости, содержащейся в кольцевой зазор между парой в вертикальном положении, коаксиальный, термически проводящих цилиндров (см. выше)
Два цилиндра поддерживаются при разных температурах (Ta и Tb), что приводит к опрокидыванию циркуляции за счет прямой связи между нагревом (обычно внешней) стенки и охлаждением (обычно внутренней) области цилиндра

Слайд 21

Слайд 22

Если цилиндры установлены на платформу, которая вращается вокруг вертикальной оси с

угловой скоростью Ω, то осесимметричный радиальный поток тормозится силой Кориолиса и будет развиваться значительный горизонтальный градиент температуры .
Увеличение Ω уменьшает радиальный перенос тепла, потому что он происходит в основном в вязких слоях Экмана вдоль горизонтальной границы. Таким образом, наклон изопикн к увеличению с ростом Ω.
http://www.atm.ox.ac.uk/rotatingfluids/clips/clip.php?item_id=127

Слайд 23

На некотором критическом значении Ω, наклон изопикн становится слишком большим, чтобы

выдерживать жидкости без развития нестабильности.
В потоке развиваются неосесимметричные возмущения бароклинной неустойчивости.
http://www.atm.ox.ac.uk/rotatingfluids/clips/clip.php?item_id=128

Слайд 24

Такие возмущения растут по амплитуде, транспортируя тепла к «полюсу» и освобождая

потенциальную энергию. Наклон изопикн снижается.
Поток принимает форму полностью развитой наклонной конвекции.
http://www.atm.ox.ac.uk/rotatingfluids/lessons/1-1.php
(клипы e-h)

Слайд 25

Экспериментальная конфигурация, описанная выше, известна как кольцевые вихри при дифференциальном нагреве

вращающегося сосуда. Эта конфигурация была предметом обширных исследований с 1950 года.

Слайд 26

Наклонные конвекции имеют широкий спектр различных видов режима течения, в зависимости

от силы нагрева и фона скорость вращения Ω.
Их изображают на режимной диаграмме, как показано ниже.
Для того, чтобы иметь возможность сравнить эксперименты с использованием различных размеров аппарата и различных рабочих жидкостей, а также обобщить результаты, интенсивность нагревания и скорость вращения Ω
Обычно представляют через безразмерные параметры.

Слайд 27

Основные параметры обычно называются: число Тейлора
Число Тейлора: вращение/вязкость
Число Россби: вращение/нагрев
Число Прандтля:

вязкость/теплопроводность

Слайд 28