观察旋转系统与非旋转系统不同的方式

一个人可能会问自己为什么我们坚持下去 旋转 坦克实验。为了确定旋转是’在那里才能使方程更加复杂,但它实际上改变了事情的表现,我们运行了两个不同的实验。

旋转和非旋转系统中的湍流

首先,任何人都可以想象的最简单的实验:将染色滴入水中。

在下面的图片中,如果您曾经采取过任何染料并将其滴入水中,上部绘图就像你可能熟悉的那样。左侧是顶视图:可以看到或多或少的圆形染色羽毛。在右边,我们从侧面看坦克:现在我们看到那些羽毛的结构。染料下沉并蔓延到底部的侧面。羽毛看起来类似于核蘑菇云,除了颠倒之外。

在非旋转(顶部)和旋转(底部)系统中的湍流

然而,在旋转情况下,如果我们从侧面看,我们会看到均匀的染料薄片,从顶部到底部,彼此包裹。从顶部看,我们看到干扰形成了漩涡。该结构显然是二维的,与我们在非旋转壳体中看到的复杂3D结构形成鲜明对比。

一些学生真正喜欢使用旋转变形的方式创造艺术模式!

旋转系统中的湍流

看起来好像旋转对湍流有一个非常重要的影响,右图?

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旋转和非旋转系统中的热驱动循环

旋转重要性的另一个例子是一种简单的热驱动循环。

经典的翻转循环很容易:矩形罐充满了温水。在一端使用冷冻凉爽的运动损伤,冷却水以表示杆子的冷却。冷水水槽底部,在那里铺展。它沉入其中,它被标有红色染料标记的暖表面水所取代。 voilà.—建立推翻的流通!

一个简单的推翻实验

然后是下一步是来自一个“slice”寒冷的旋转对称实验的海洋“pole”在中间和温暖的下纬度,在右侧看到。

学生观察一个简单的推翻实验

在这两种情况下,我们看到冷水沉入底部,在底部铺展,并被暖水所取代。

但现在如果我们旋转此设置怎么办?然后发生这种情况:

不稳定性从充满冰(中间)朝向坦克边缘的玻璃的热量

由于我们仍然有一个寒冷的区域和温暖的区域,因此必须发生热传输。但是,而不是通过倾覆的循环,如在非旋转箱中,它现在发生在2D不稳定性。用蓝色染料标记寒冷地区,再次用红染料和温暖的地区,我们认为EDDIES导致运输的水,以混合不同温度的水。

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我们是否说服您在查看地球物理流体动态时旋转很重要?你想尝试什么实验?