난기류는 자연계에 존재할 뿐만 아니라 여러분이 보기에 다양한 상황에서 매우 필요합니다. 서로 다른 액체를 더 잘 섞기 위해(이것이 바로 우리가 커피와 우유를 흔들어 섞기 위해), 또는 둘 사이에서 더 큰 열 전달을 생성하기 위해서입니다. 액체(커피를 더 빨리 식히기 위해 흔들기도 함) 등 기상학에서 그들은 또한 존재하며 폰 카르만 소용돌이.
이 기사에서는 Von Karma 덤프 트럭, 특성 및 중요성에 대해 알아야 할 모든 것을 설명합니다.
폰 카르마 소용돌이 속성
먼저 유체와 그 역학을 정의하는 속성을 알아야 합니다. 밀도, 압력 또는 온도는 우리 모두가 어느 정도 알고 있는 변수입니다. 그것들과 그 효과를 기반으로 유체의 움직임이나 역학이 아무리 복잡하더라도 설명할 수 있습니다.
불안정
구를 치는 공기 흐름을 상상해보십시오. 공기 속도가 낮으면 공기가 공 주위와 공 뒤에서 "부드럽게" 움직입니다. 이 뒤쪽은 물 흐름의 "하류" 또는 "꼬리"라고도 합니다.
이 경우 흐름을 층류라고 합니다. 즉, 소용돌이 또는 일반적으로 난류라고 하는 것은 인식되지 않습니다. 사실은 난류가 없으면 모든 것이 지루할 것입니다. 사실 Navier-Stokes 방정식도 심리학, 군중 제어 또는 경기장 등의 보행자 대피 시스템 설계, 난기류가 없으면 모든 것이 더 쉽습니다.
이제 각 공기 분자가 다른 공기 분자를 따라간다고 가정합니다. 매끄러운 선을 따라 무한한 수의 분자가 있습니다. "이유"가 무엇이든 간에 갑자기 이 동적 패턴을 따르지 않는 분자가 있다고 상상해 봅시다. 기술적으로 말하면 "불안정한" 현상이 발생한다고 합니다. 이 불안정함이 난기류의 시작; 그 순간부터 궤적의 변화는 논리적으로 서로 뒤따릅니다. 한 분자가 다른 분자를 밀어 방향을 바꾸는 식으로 진행되기 때문입니다. "이유" 먼저 왜.
분자 궤적은 매우 다양할 수 있습니다. 온도, 압력 또는 밀도의 매우 미세한 변화, 심지어 기원을 알 수 없는 가장 흔한 변화
다음에 형성되는 기하학 또는 구조에 따라 불안정성은 다음과 같은 이름을 받습니다.
- 켈빈-헬름홀츠 불안정성: 그것은 공기나 물과 같은 연속적인 유체 내에서 또는 두 유체의 계면에서 또는 다른 속도로 움직이는 동일한 유체의 두 층의 흐름에서 발생할 수 있습니다.
- 레일리 테일러 불안정성: "가을"(붕괴) 또는 상층 대기에서 찬 공기가 하강하는 데 중요합니다. 뜨거운 공기의 "급상승"에서도.
점도
모든 사람들이 물을 꿀이나 용암과 비교하여 점도가 무엇인지 추론하기 때문에 점도는 아마도 잘 알려져 있을 것입니다. 다른 각도에서 상상해 봅시다. 신호등 앞에 있고 앞뒤에 차량이 있다고 가정해 보겠습니다. 신호등이 녹색으로 바뀌면 움직일 시간이 필요해; 다음: 점도는 각 상호 캐리어 간의 반응 시간(1/반응 시간)입니다. 점도가 높을수록 반응 시간이 짧아집니다. 즉, 모든 유체는 일제히 또는 함께 움직이는 경향이 있습니다.
점도는 종종 유체의 분자 사이의 마찰력으로 생각됩니다. 마찰이 높을수록 점도가 높아집니다. 무엇보다도 이 힘은 경계층이 존재하는 이유입니다. 공기가 표면에 가까울수록 속도가 낮아집니다(아래 이미지에서 짧은 화살표는 가장 느린 속도를 나타냄).
예를 들어, 패러글라이더와 비행기 조종사는 바람이 (위험할 정도로) 강할 때 나무와 "플러쉬"되면 힘이 상당히 줄어들기 때문에 하강할 수 있다는 것을 알고 있습니다.
앞에서 언급한 공의 예를 계속하면 예를 들어 날개 위의 기류가 완전히 층류이고 경계층이 없는 경우(이미 점성이 없는 것과 같다는 것을 알고 있음) 차이가 없습니다. 날개의 바닥, 그래서 리프트가 없습니다. 비행기는 날 수 없습니다. 그것은 쉽습니다. 비행은 완전히 불가능하지만 다행히 끈적임은 항상 있습니다. 또한 점도가 없으면 불안정에도 불구하고 난류를 일으키지 않습니다.
저압에 의한 물질의 응집
공기 분자와 같은 입자가 낮은 압력에 있을 때 압력 변화를 밀도로 나눈 가속도로 끌어당깁니다. 높은 압력에서는 반대 현상이 발생하여 밀어내거나 밀어냅니다.
기상학에서는 고기압 지역은 고기압이라고 불리는 반면, 저기압이나 폭풍은 (특별한 경우에만 온대 저기압) 저압대라고 합니다.. 대기의 모든 공기 또는 지구 바다의 모든 물은 이러한 압력 차이로 인해 움직입니다. 압력은 모든 속성의 어머니입니다. 실제로 밀도, 온도, 점도, 중력, 코리올리 힘, 다양한 관성 등 다른 많은 변수가 압력 변화에 영향을 미칩니다. 사실, 공기 분자가 움직일 때, 그 앞에 있는 분자가 저압 영역을 떠났기 때문에 움직이는 것입니다. 그 영역은 즉시 채워지는 경향이 있습니다.
우리는 대기나 바다와 같은 매체에서 발생하는 원인이나 불안정이 특정 기하학을 형성하는 것을 보았고 그 중 하나 -이 작업의 주제 -는 소위 폰 카르만 소용돌이입니다. 이제 유체의 모든 역학을 방해하는 원인과 변수를 이해하고 나면 이 매우 특정한 기하학에 대해 배울 준비가 되었습니다.
기류가 주위를 순환할 때 기하학을 중심으로 진화하여 불안정성을 초래합니다., 우리가 이미 보았듯이 난기류를 형성합니다. 이러한 난류는 실질적으로 무한한 유형과 형태를 가지고 있습니다. 대부분은 주기적이지 않습니다. 즉, 시간이 지나면 반복되지 않습니다. 또는 공간이지만 일부는 그렇습니다. 이것은 앞서 언급한 폰 카르만 소용돌이의 경우입니다.
그것들은 매우 특정한 속도 조건과 장애물로 작용하는 물체의 특정 치수에서 형성됩니다.
이 정보를 통해 폰 카르만 소용돌이, 그 특성 및 기상학에서의 중요성에 대해 더 많이 알 수 있기를 바랍니다.