Турбуленција није присутна само у природи, како год да је погледате, већ је неопходна у многим ситуацијама: да се боље мешају различите течности (због тога протресемо кафу и млеко да их помешамо), или да створимо већи пренос топлоте између течности (кафу такође протресемо да се брже охлади) итд. У метеорологији они такође постоје и зову се Вон Карманови вртлози.
У овом чланку ћемо објаснити све што треба да знате о Вон Карма кипер камионима, њиховим карактеристикама и значају.
Вон Карма својства вртлога
За почетак, морамо знати својства која дефинишу флуид и његову динамику. Густина, притисак или температура су варијабле које сви мање-више знамо. На основу њих и њихових ефеката, свако кретање или динамика течности се може објаснити, колико год компликовано било:
Нестабилност
Замислите млаз ваздуха који удара у сферу; ако је брзина ваздуха мала, налазимо да се ваздух креће „глатко“ око и иза лопте; ово леђа се такође назива "низводно" или "реп" тока воде.
У овом случају ток се назива ламинарно, што значи: вртлози или генерално названи турбуленције се не цене, истина је да би без турбуленције све било досадно, у ствари чак и Навиер-Стокесове једначине могу Примене у психологији, контроли гужве или пројектовање система за евакуацију пешака на стадионима и сл., све је лакше ако нема турбуленција.
Претпоставимо сада да сваки молекул ваздуха прати други молекул ваздуха, и тако даље; постоји бесконачан број молекула дуж глатке линије. Замислимо да, из било ког „разлога“, одједном постоји молекул који не прати овај динамички образац, односно напушта „нормалну“ путању, иако веома ретко; технички гледано, каже се да се дешава "нестабилно". Ова нестабилност је почетак турбуленције; Од тог тренутка, промене у путањама логично следе једна другу, пошто један молекул гура други да промени правац, итд. „разлог“ зашто на првом месту.
Молекуларне путање могу бити веома, веома различите: веома суптилне промене температуре, притиска или густине, чак и оне најчешће непознатог порекла
У зависности од геометрије или структуре која се даље формира, нестабилност добија следећа имена:
- Келвин-Хелмхолцова нестабилност: Може се јавити у току унутар континуираног флуида као што је ваздух или вода, или на граници две течности или два слоја истог флуида који се крећу различитим брзинама.
- Раилеигх-Таилор нестабилност: Важан у "паду" (колапсу) или спуштању хладног ваздуха из горње атмосфере. Чак и у „наглом” порасту врелог ваздуха.
Вискозност
Вискозитет је вероватно добро познат јер сви упоређују воду са медом или лавом, на пример, закључујући шта је вискозитет. Замислимо из другог угла: Претпоставимо да смо на семафору са возилима испред и иза; када се на семафору упали зелено, треба нам неко време да се померимо; тада: вискозитет је као време реакције између сваког реципрочног носача (1/време реакције); што је већи вискозитет, то је краће време реакције; односно све течности теже да се крећу унисоно или заједно.
Вискозност се често сматра силом трења између молекула у течности. Што је веће трење, већи је и вискозитет. Између осталог, ова сила је разлог постојања граничног слоја: што је ваздух ближи површини, то је његова брзина мања (на слици испод кратка стрелица означава најспорију брзину).
На пример, параглајдери, па чак и пилоти авиона знају да када ветар дува (опасно) јак, могу да се спусте, јер „у равни“ са дрвећем знатно смањује њихову снагу.
Настављајући са примером лопте који смо раније споменули, на пример, ако је проток ваздуха преко крила потпуно ламинаран и не постоји гранични слој (што већ знамо да је исто као да кажемо да нема вискозитета), нема разлике. притисак између горњег дела и доњи део крила, тако да нема подизања; авион не може да лети; то је тако лако. Летење је потпуно немогуће, али на срећу лепљивост је увек присутна. Такође, без вискозитета, не би изазвали турбуленције упркос нестабилности.
Агрегација материје ниским притиском
Када је честица (као што је молекул ваздуха) под ниским притиском, она је привлачи убрзањем датим променом притиска подељеном са густином. Са високим притиском се дешава супротно, он одбија или гура.
У метеорологији, области високог притиска називају се антициклони, док циклони или олује (екстратропски циклони само у посебним случајевима) Зову се зоне ниског притиска.. Сав ваздух у атмосфери или сва вода у Земљиним океанима креће се због ових разлика у притиску. Притисак је мајка свих својстава; у ствари, многе друге варијабле утичу на промене притиска: густина, температура, вискозитет, гравитација, Кориолисове силе, разне инерције итд.; у ствари, када се молекул ваздуха креће, то чини зато што је молекул који му претходи напустио област ниског притиска, регион тежи да се одмах напуни
Видели смо узроке или нестабилности које настају у медијима као што су атмосфера или океан, формирајући одређене геометрије, а једна од њих - предмет овог рада - су такозвани Вон Карманови вртлози. Сада, када схватимо узроке и варијабле које ометају сву динамику било које течности, спремни смо да учимо о овој веома специфичној геометрији.
Када струјање ваздуха кружи око било које геометрија, еволуира око ње, што доводи до нестабилности, као што смо већ видели, формирање турбуленције; ове турбуленције имају практично бесконачне врсте и облике; већина њих није периодична; односно не понављају се у времену. или простор, али неки то раде. Ово је случај са горе поменутим Вон Кармановим вртлозима.
Настају под веома специфичним условима ваздушне брзине и одређеним димензијама објекта који делује као препрека.
Надам се да уз ове информације можете сазнати више о Вон Кармановим вртлозима, њиховим карактеристикама и значају у метеорологији.