Von Karman keerleb

von karmani keerised

Turbulentsi ei esine mitte ainult looduses, kuidas seda ka ei vaataks, vaid see on väga vajalik paljudes olukordades: erinevate vedelike paremaks segamiseks (seetõttu raputame nende segamiseks kohvi ja piima) või suurema soojusülekande tekitamiseks. vedelikud (kohvi loksutame ka, et see kiiremini jahtuks) jne. Meteoroloogias on need ka olemas ja neid kutsutakse Von Karman keerleb.

Selles artiklis selgitame kõike, mida peate teadma Von Karma kallurite, nende omaduste ja tähtsuse kohta.

Von Karma keerise omadused

keeriste ridu

Alustuseks peame teadma omadusi, mis määravad vedeliku ja selle dünaamika. Tihedus, rõhk või temperatuur on muutujad, mida me kõik enam-vähem teame. Nende ja nende mõju põhjal saab seletada vedeliku liikumist või dünaamikat, olgu see nii keeruline kui tahes:

Ebastabiilsus

von karmani keerised meteoroloogias

Kujutage ette õhuvoolu, mis tabab sfääri; kui õhukiirus on väike, leiame, et õhk liigub palli ümber ja taga "sujuvalt"; seda tagakülge nimetatakse ka veevoolu "allavoolu" või "sabaks".

Sel juhul nimetatakse voogu laminaarseks, see tähendab: pööriseid või üldiselt turbulentsi ei hinnata, tõsi on see, et ilma turbulentsita oleks kõik igav, tegelikult võivad isegi Navier-Stokesi võrrandid. staadionitel jalakäijate evakuatsioonisüsteemide projekteerimine jne, kõik on lihtsam kui turbulentsi pole.

Oletame nüüd, et iga õhumolekul järgneb teisele õhumolekulile ja nii edasi; sujuval joonel on lõpmatu arv molekule. Kujutagem ette, et olenemata "põhjusest" on järsku molekul, mis ei järgi seda dünaamilist mustrit, st lahkub "tavaliselt" trajektoorilt, kuigi väga harva; tehniliselt öeldes on see "ebastabiilne". See ebastabiilsus on turbulentsi algus; Sellest hetkest alates järgivad muutused trajektoorides üksteist loogiliselt, kuna üks molekul lükkab teist suunda muutma jne. "põhjus", miks esiteks.

Molekulaarsed trajektoorid võivad olla väga-väga mitmekesised: väga peened temperatuuri, rõhu või tiheduse muutused, isegi kõige levinumad teadmata päritoluga

Sõltuvalt järgmisena moodustuvast geomeetriast või struktuurist saab ebastabiilsus järgmised nimed:

  • Kelvin-Helmholtzi ebastabiilsus: See võib esineda voolus pidevas vedelikus, nagu õhk või vesi, või kahe erineva kiirusega liikuva vedeliku või sama vedeliku kahe kihi kokkupuutepunktis.
  • Rayleigh-Taylori ebastabiilsus: Tähtis külma õhu "langemisel" (kokkuvarisemisel) või laskumisel atmosfääri ülakihtidest. Isegi kuuma õhu "järsus" tõusus.

Viskoossus

Viskoossus on ilmselt hästi teada, sest igaüks võrdleb vett näiteks mee või laavaga, järeldades, mis viskoossus on. Kujutagem ette teise nurga alt: Oletame, et oleme fooris, sõidukid ees ja taga; kui foorituli läheb roheliseks, vajame aega, et liikuda; siis: viskoossus on reaktsiooniaeg iga vastastikuse kandja vahel (1/reaktsiooniaeg); mida kõrgem on viskoossus, seda lühem on reaktsiooniaeg; see tähendab, et kõik vedelikud kipuvad liikuma üheskoos või koos.

Viskoossust peetakse sageli vedelikus olevate molekulide vaheliseks hõõrdejõuks. Mida suurem on hõõrdumine, seda suurem on viskoossus. Muuhulgas on see jõud ka piirkihi olemasolu põhjuseks: mida lähemal on õhk pinnale, seda väiksem on selle kiirus (alloleval pildil näitab lühike nool kõige aeglasemat kiirust).

Näiteks paraplaandurid ja isegi lennukipiloodid teavad, et kui puhub (ohtlikult) tugev tuul, võivad nad laskuda, sest puudega “tasas” olemine vähendab nende jõudu tunduvalt.

Jätkates varem mainitud kuuli näitega, näiteks kui õhuvool üle tiiva on täiesti laminaarne ja puudub piirkiht (mis me juba teame, on sama, mis öelda viskoossuse puudumine), pole vahet. rõhk ülaosa vahel ja tiiva alumine osa, nii et lift puudub; lennuk ei saa lennata; nii lihtne see ongi. Lendamine on täiesti võimatu, aga õnneks on kleepuvus alati olemas. Samuti ei tekitaks need ilma viskoossuseta ebastabiilsusest hoolimata turbulentsi.

Aine agregatsioon madala rõhuga

atmosfääriline vaatemäng

Kui osake (näiteks õhumolekul) on madalal rõhul, tõmbab see seda kiirendusega, mille annab rõhu muutus jagatud tihedusega. Kõrge rõhuga juhtub vastupidi, see tõrjub või surub.

Meteoroloogias on kõrgrõhualasid nimetatakse antitsükloniteks, tsükloniteks või tormideks (ekstratroopilised tsüklonid ainult erijuhtudel) Neid nimetatakse madalrõhualadeks.. Nende rõhuerinevuste tõttu liigub kogu õhk atmosfääris või kogu vesi Maa ookeanides. Rõhk on kõigi omaduste ema; tegelikult mõjutavad rõhumuutusi paljud teised muutujad: tihedus, temperatuur, viskoossus, gravitatsioon, Coriolise jõud, erinevad inertsid jne; tegelikult, kui õhumolekul liigub, teeb see seda seetõttu, et sellele eelnev molekul on lahkunud madala rõhuga piirkonnast, kipub see piirkond kohe täituma.

Oleme näinud põhjuseid või ebastabiilsusi, mis tekivad sellistes meediumites nagu atmosfäär või ookean, moodustades teatud geomeetriad, millest üks – käesoleva töö teema – on nn Von Karmani keerised. Nüüd, kui oleme aru saanud põhjustest ja muutujatest, mis segavad mis tahes vedeliku kogu dünaamikat, oleme valmis õppima selle väga spetsiifilise geomeetria kohta.

Kui õhuvool ringleb ümber mis tahes geomeetria, areneb selle ümber, põhjustades ebastabiilsust, nagu me juba nägime, moodustades turbulentsi; neil turbulentsidel on praktiliselt lõputu tüüp ja vorm; enamik neist ei ole perioodilised; see tähendab, et need ei kordu ajas. või ruumi, kuid mõned teevad seda. See on nii eelmainitud Von Karmani keeriste puhul.

Need tekivad väga spetsiifilistes õhukiiruse tingimustes ja objekti teatud mõõtmetes, mis toimivad takistusena.

Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada Von Karmani keeriste, nende omaduste ja tähtsuse kohta meteoroloogias.


Ole esimene kommentaar

Jäta oma kommentaar

Sinu e-postiaadressi ei avaldata. Kohustuslikud väljad on tähistatud *

*

*

  1. Andmete eest vastutab: Miguel Ángel Gatón
  2. Andmete eesmärk: Rämpsposti kontrollimine, kommentaaride haldamine.
  3. Seadustamine: teie nõusolek
  4. Andmete edastamine: andmeid ei edastata kolmandatele isikutele, välja arvatud juriidilise kohustuse alusel.
  5. Andmete salvestamine: andmebaas, mida haldab Occentus Networks (EL)
  6. Õigused: igal ajal saate oma teavet piirata, taastada ja kustutada.