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茶杯龙卷风的内部曲折和第一次看到的扭曲

点击量:   时间:2017-03-12 01:04:09

Martin Scheeler / William Irvine By Leah Crane当水扭转时,事情就变得复杂了研究人员第一次确切地测量了涡旋中的水是如何扭曲和转动的这个期待已久的观察可以帮助我们了解风暴是如何形成的,让我们制作更好的太阳等离子体模型想象一下,当你搅拌时,茶叶中形成的小龙卷风俯视你的茶杯中的旋转液体,杯子顶部的环状运动看起来很简单,但它有更多的东西,而不是眼睛旋转可以有三个部分:链接,扭曲和扭曲当循环通过另一个循环的中心(如链链接)时,会发生链接当一个环在它里面扭结像一个不守规矩的花园软管时,会发生一次翻转扭曲不会改变涡旋的形状,但会在构成环路的较小尺度流中发挥作用:当几股水流绕着彼此流动时,就像扭曲的绳索中的弦一样,而不是平行运行这三个动作结合在一个漩涡中,构成了所谓的螺旋性链接和翻转很简单,可以自行测量,但试图捕捉旋涡同时扭曲的方式会增加额外的复杂性直到现在,还没有人同时测量过这三个芝加哥大学的威廉·欧文和他的同事通过将3D打印的塑料环扣入一罐水中来制造漩涡当环从水箱中拉出时,它留下了像水中烟圈一样的旋转环环上带有染料和示踪颗粒滴入水循环,使团队能够利用激光照亮染料和示踪剂来跟踪水流量的微小变化事实证明,涡旋中的三个运动是相互依赖的佛罗里达州立大学的De Witt Sumners说:“每当你的作品增加时,你的扭曲就会减少” “这意味着螺旋性是保守的,它是恒定的”在模拟没有粘度的完美流体时,涡流可以永久地保持旋转和扭曲在真实的粘性液体中,涡旋最终会消散,但欧文和他的团队发现,由于螺旋性得到保护,它们可以持续比预期更长的时间他说:“这会使你从一段时间内的事情发展到可能持续数小时的事情”像欧文和他的团队研究的漩涡为飞机创造了湍流,帮助昆虫飞行,甚至在太阳上的等离子体中发生了解它们如何在真实系统中工作而不仅仅是模拟可以帮助研究人员确定这些效应的具体细节由于龙卷风和其他一些风暴是一种巨大的漩涡,它也可以帮助我们理解它们是如何形成和演化的期刊参考:Science,DOI:10.1126 / science.aam6897阅读更多:Vortex驱动更多关于这些主题: