Pergolakan bukan sahaja wujud dalam alam semula jadi, walau bagaimanapun anda melihatnya, tetapi ia sangat diperlukan dalam banyak situasi: untuk mencampurkan cecair yang berbeza dengan lebih baik (itulah sebabnya kita menggoncang kopi dan susu untuk mencampurkannya), atau untuk mewujudkan pemindahan haba yang lebih besar antara cecair (kami juga menggoncang kopi untuk menjadikannya lebih cepat sejuk), dsb. Dalam meteorologi mereka juga wujud dan dipanggil Von Karman vorteks.
Dalam artikel ini kami akan menerangkan semua yang anda perlu tahu tentang trak sampah Von Karma, ciri dan kepentingannya.
Sifat pusaran Von Karma
Sebagai permulaan, kita mesti mengetahui sifat-sifat yang mentakrifkan bendalir dan dinamiknya. Ketumpatan, tekanan atau suhu adalah pembolehubah yang kita semua lebih kurang tahu. Berdasarkan mereka dan kesannya, sebarang pergerakan atau dinamik bendalir boleh dijelaskan, walau bagaimanapun rumitnya:
Ketidakstabilan
Bayangkan aliran udara mengenai sfera; jika kelajuan udara rendah, kita dapati udara bergerak "lancar" di sekeliling dan di belakang bola; belakang ini juga dipanggil "hiliran" atau "ekor" aliran air.
Dalam kes ini aliran dipanggil laminar, iaitu: pusaran atau biasa dipanggil turbulensi tidak dihargai, sebenarnya tanpa pergolakan semuanya akan membosankan, malah persamaan Navier-Stokes boleh Aplikasi dalam psikologi, kawalan orang ramai atau reka bentuk sistem pemindahan pejalan kaki di stadium dan sebagainya, semuanya lebih mudah jika tiada pergolakan.
Sekarang andaikan bahawa setiap molekul udara mengikuti molekul udara yang lain, dan seterusnya; terdapat bilangan molekul yang tidak terhingga sepanjang garis licin. Mari kita bayangkan bahawa, atas apa jua "sebab", tiba-tiba terdapat molekul yang tidak mengikut corak dinamik ini, iaitu, ia meninggalkan trajektori "normal", walaupun sangat jarang; secara teknikalnya, ia dikatakan berlaku "tidak stabil". Ketidakstabilan ini adalah permulaan pergolakan; Mulai saat itu, perubahan dalam trajektori mengikuti satu sama lain secara logik, kerana satu molekul menolak yang lain untuk menukar arah, dan seterusnya. "sebab" mengapa di tempat pertama.
Trajektori molekul boleh menjadi sangat, sangat pelbagai: perubahan yang sangat halus dalam suhu, tekanan atau ketumpatan, malah yang paling biasa yang tidak diketahui asal usulnya
Bergantung pada geometri atau struktur yang terbentuk seterusnya, ketidakstabilan menerima nama berikut:
- Ketidakstabilan Kelvin-Helmholtz: Ia boleh berlaku dalam aliran dalam cecair berterusan seperti udara atau air, atau pada antara muka dua cecair atau dua lapisan cecair yang sama bergerak pada kelajuan yang berbeza.
- Ketidakstabilan Rayleigh-Taylor: Penting dalam "jatuh" (runtuh) atau turunnya udara sejuk dari atmosfera atas. Walaupun dalam peningkatan "tajam" udara panas.
Kelikatan
Kelikatan mungkin terkenal kerana semua orang membandingkan air dengan madu atau lava, contohnya, menyimpulkan apa itu kelikatan. Cuba kita bayangkan dari sudut lain: Katakan kita berada di lampu isyarat dengan kenderaan di hadapan dan di belakang; apabila lampu isyarat bertukar hijau, kita perlukan sedikit masa untuk bergerak; maka: kelikatan adalah sebagai masa tindak balas antara setiap pembawa timbal balik (1/masa tindak balas); lebih tinggi kelikatan, lebih pendek masa tindak balas; iaitu, semua cecair cenderung bergerak serentak atau bersama-sama.
Kelikatan sering dianggap sebagai daya geseran antara molekul dalam cecair. Semakin tinggi geseran, semakin tinggi kelikatan. Antara lain, daya ini adalah sebab kewujudan lapisan sempadan: semakin dekat udara ke permukaan, semakin rendah kelajuannya (dalam imej di bawah, anak panah pendek menunjukkan kelajuan paling perlahan).
Sebagai contoh, paraglider dan juga juruterbang kapal terbang tahu bahawa apabila angin bertiup (berbahaya) kuat, mereka boleh turun, kerana "siram" dengan pokok mengurangkan daya mereka dengan ketara.
Bersambung dengan contoh bola yang kita sebutkan tadi, sebagai contoh, jika aliran udara di atas sayap adalah benar-benar laminar dan tiada lapisan sempadan (yang kita sedia maklum adalah sama dengan mengatakan tiada kelikatan), tidak ada perbezaan. tekanan antara bahagian atas. dan bahagian bawah sayap, jadi tiada lif; kapal terbang tidak boleh terbang; semudah itu. Terbang adalah mustahil, tetapi nasib baik kelekatan itu sentiasa ada. Selain itu, tanpa kelikatan, ia tidak akan menyebabkan pergolakan walaupun terdapat ketidakstabilan.
Pengagregatan jirim dengan tekanan rendah
Apabila zarah (seperti molekul udara) berada pada tekanan rendah, ia menariknya dengan pecutan yang diberikan oleh perubahan tekanan dibahagikan dengan ketumpatan. Dengan tekanan tinggi sebaliknya berlaku, ia menolak atau menolak.
Dalam meteorologi, kawasan tekanan tinggi dipanggil antisiklon, manakala siklon atau ribut (siklon ekstratropika hanya dalam kes khas) Mereka dipanggil zon tekanan rendah.. Semua udara di atmosfera atau semua air di lautan Bumi bergerak kerana perbezaan tekanan ini. Tekanan adalah ibu kepada semua harta; sebenarnya, banyak pembolehubah lain mempengaruhi perubahan tekanan: ketumpatan, suhu, kelikatan, graviti, daya Coriolis, pelbagai inersia, dsb.; sebenarnya, apabila molekul udara bergerak, ia berbuat demikian kerana molekul yang mendahuluinya telah meninggalkan kawasan bertekanan rendah, kawasan tersebut cenderung terisi serta-merta
Kita telah melihat punca atau ketidakstabilan yang timbul dalam media seperti atmosfera atau lautan, membentuk geometri tertentu, salah satunya - subjek kerja ini - adalah apa yang dipanggil vorteks Von Karman. Kini, setelah kami memahami punca dan pembolehubah yang mengganggu semua dinamik sebarang bendalir, kami bersedia untuk mempelajari tentang geometri yang sangat khusus ini.
Apabila aliran udara beredar di sekitar mana-mana geometri, berkembang di sekelilingnya, membawa kepada ketidakstabilan, seperti yang telah kita lihat, membentuk pergolakan; pergolakan ini mempunyai jenis dan bentuk yang hampir tidak terhingga; kebanyakannya tidak berkala; iaitu, ia tidak berulang dalam masa. atau ruang, tetapi ada yang melakukannya. Ini adalah kes vorteks Von Karman yang disebutkan di atas.
Ia terbentuk di bawah keadaan kelajuan udara yang sangat spesifik dan dimensi tertentu objek yang bertindak sebagai penghalang.
Saya berharap dengan maklumat ini anda boleh mengetahui lebih lanjut tentang vorteks Von Karman, ciri-ciri dan kepentingannya dalam meteorologi.