Turbulenca nuk është vetëm e pranishme në natyrë, sido që ta shikoni, por është shumë e nevojshme në shumë situata: për të përzier më mirë lëngje të ndryshme (kjo është arsyeja pse tundim kafenë dhe qumështin për t'i përzier ato), ose për të krijuar një transferim më të madh të nxehtësisë midis lëngje (e tundim edhe kafen që të ftohet më shpejt) etj. Në meteorologji edhe ato ekzistojnë dhe quhen Von Karman vorbullat.
Në këtë artikull ne do të shpjegojmë gjithçka që duhet të dini për kamionët e depozitave Von Karma, karakteristikat dhe rëndësinë e tyre.
Karakteristikat e vorbullës Von Karma
Për të filluar, ne duhet të dimë vetitë që përcaktojnë një lëng dhe dinamikën e tij. Dendësia, presioni ose temperatura janë variabla që të gjithë pak a shumë i njohim. Bazuar në to dhe efektet e tyre, çdo lëvizje ose dinamikë e një lëngu mund të shpjegohet, sado e ndërlikuar që mund të jetë:
unsteadiness
Imagjinoni një rrymë ajri që godet një sferë; nëse shpejtësia e ajrit është e ulët, ne gjejmë se ajri lëviz "i qetë" rreth dhe pas topit; kjo shpinë quhet edhe "në rrjedhën e poshtme" ose "bishtin" e rrjedhës së ujit.
Në këtë rast rrjedha quhet laminare, domethënë: vorbullat ose përgjithësisht quhen turbulenca nuk vlerësohen, e vërteta është se pa turbulenca çdo gjë do të ishte e mërzitshme, në fakt edhe ekuacionet Navier-Stokes mund të Aplikimet në psikologji, kontrollin e turmës apo projektimi i sistemeve të evakuimit të këmbësorëve në stadiume etj., gjithçka është më e lehtë nëse nuk ka turbulenca.
Tani supozojmë se çdo molekulë ajri pason një molekulë tjetër ajri, e kështu me radhë; ka një numër të pafund molekulash përgjatë një linje të lëmuar. Le të imagjinojmë se, për çfarëdo “arsyeje”, ka papritmas një molekulë që nuk ndjek këtë model dinamik, pra del nga trajektorja “normale”, edhe pse shumë rrallë; Në aspektin teknik, thuhet se ndodh "e paqëndrueshme". Ky paqëndrueshmëri është fillimi i turbulencave; Që nga ai moment, ndryshimet në trajektore ndjekin njëra-tjetrën në mënyrë logjike, pasi njëra molekulë e shtyn tjetrën të ndryshojë drejtim, e kështu me radhë. "arsyeja" pse në radhë të parë.
Trajektoret molekulare mund të jenë shumë, shumë të ndryshme: ndryshime shumë delikate në temperaturë, presion ose densitet, madje edhe ato më të zakonshmet me origjinë të panjohur.
Në varësi të gjeometrisë ose strukturës që formohet më pas, paqëndrueshmëria merr emrat e mëposhtëm:
- Paqëndrueshmëria e Kelvin-Helmholtz: Mund të ndodhë në rrjedhën brenda një lëngu të vazhdueshëm si ajri ose uji, ose në ndërfaqen e dy lëngjeve ose dy shtresave të të njëjtit lëng që lëvizin me shpejtësi të ndryshme.
- Paqëndrueshmëria e Rayleigh-Taylor: E rëndësishme në "rënia" (kolapsi) ose zbritja e ajrit të ftohtë nga atmosfera e sipërme. Edhe në ngritjen "e mprehtë" të ajrit të nxehtë.
Viskozitet
Viskoziteti është ndoshta i njohur sepse të gjithë e krahasojnë ujin me mjaltin ose llavën, për shembull, duke nxjerrë përfundime se çfarë është viskoziteti. Le të imagjinojmë nga një kënd tjetër: Supozoni se jemi në një semafor me automjete përpara dhe pas; kur semafori bëhet i gjelbër, na duhet pak kohë për të lëvizur; atëherë: viskoziteti është si koha e reagimit ndërmjet secilit mbartës reciprok (1/koha e reagimit); sa më i lartë të jetë viskoziteti, aq më e shkurtër është koha e reagimit; domethënë, të gjithë lëngjet priren të lëvizin në unison ose së bashku.
Viskoziteti shpesh mendohet si forca e fërkimit midis molekulave në një lëng. Sa më i lartë të jetë fërkimi, aq më i lartë është viskoziteti. Ndër të tjera, kjo forcë është arsyeja e ekzistencës së shtresës kufitare: sa më afër sipërfaqes të jetë ajri, aq më e ulët është shpejtësia e tij (në imazhin më poshtë, shigjeta e shkurtër tregon shpejtësinë më të ngadaltë).
Për shembull, paragliderët dhe madje edhe pilotët e aeroplanit e dinë se kur era fryn (rrezikshëm) e fortë, ata mund të zbresin, sepse të qenit "të rrafshuar" me pemët e zvogëlon ndjeshëm forcën e tyre.
Duke vazhduar me shembullin e topit që përmendëm më herët, për shembull, nëse fluksi i ajrit mbi krah është plotësisht laminar dhe nuk ka asnjë shtresë kufitare (që tashmë e dimë se është e njëjtë me të thënë pa viskozitet), nuk ka dallim. presioni midis majës dhe fundi i krahut, kështu që nuk ka ashensor; avioni nuk mund të fluturojë; është kaq e lehtë. Fluturimi është krejtësisht i pamundur, por për fat ngjitja është gjithmonë aty. Gjithashtu, pa viskozitet, ato nuk do të shkaktonin turbulenca pavarësisht paqëndrueshmërisë.
Grumbullimi i lëndës me presion të ulët
Kur një grimcë (siç është një molekulë ajri) është në presion të ulët, ajo e tërheq atë me një nxitim të dhënë nga ndryshimi i presionit të ndarë me densitetin. Me presion të lartë ndodh e kundërta, ajo zmbrapset ose shtyn.
Në meteorologji, zonat me presion të lartë quhen anticiklone, ndërsa ciklonet ose stuhitë (ciklonet ekstratropike vetëm në raste të veçanta) Ato quhen zona me presion të ulët.. I gjithë ajri në atmosferë ose i gjithë uji në oqeanet e Tokës lëviz për shkak të këtyre ndryshimeve të presionit. Presioni është nëna e të gjitha vetive; në fakt, shumë variabla të tjerë ndikojnë në ndryshimet e presionit: dendësia, temperatura, viskoziteti, graviteti, forcat Coriolis, inercitë e ndryshme etj.; në fakt, kur një molekulë ajri lëviz, e bën këtë sepse molekula që i paraprin asaj ka lënë një zonë me presion të ulët, rajoni tenton të mbushet menjëherë.
Kemi parë shkaqe apo paqëndrueshmëri që lindin në media si atmosfera apo oqeani, duke formuar gjeometri të caktuara, një prej tyre - objekt i kësaj pune - janë të ashtuquajturat vorbulla Von Karman. Tani, pasi të kuptojmë shkaqet dhe variablat që ndërhyjnë në të gjithë dinamikën e çdo lëngu, ne jemi gati të mësojmë për këtë gjeometri shumë specifike.
Kur fluksi i ajrit qarkullon rreth ndonjë gjeometria, evoluon rreth saj, duke çuar në paqëndrueshmëri, siç e kemi parë tashmë, duke formuar turbulenca; këto turbulenca kanë praktikisht lloje dhe forma të pafundme; shumica e tyre nuk janë periodike; pra nuk përsëriten në kohë. ose hapësirë, por disa e bëjnë. Ky është rasti i vorbullave të lartpërmendura Von Karman.
Ato formohen në kushte shumë specifike të shpejtësisë ajrore dhe dimensione të caktuara të objektit që veprojnë si pengesë.
Shpresoj që me këtë informacion të mund të mësoni më shumë për vorbullat Von Karman, karakteristikat dhe rëndësinë e tyre në meteorologji.