Войти в аккаунт
Хотите наслаждаться полной версией, а также получить неограниченный доступ ко всем материалам?

Физики опровергли теорию турбулентности

Физики опровергли теорию турбулентности

В 1941 году русский физик Андрей Колмогоров разработал теорию турбулентности, которая служила в качестве основного фундамента для нашего понимания этого важного природного явления. Турбулентность возникает, когда поток жидкости характеризуется хаотическими физическими изменениями. Теория Колмогорова подразумевает, что переходы от одного состояния турбулентности к другому должны быть плавными.

Однако, новый эксперимент, проведенный физиками Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, опровергает такую интерпретацию теории Колмогорова. «В нашей работе мы предлагаем экспериментальные доказательства, что эти переходы действительно острые, — сказал Гюнтер Алерс, профессор физики. – Полученные данные показали нам, что интерпретация Колмогорова была неверной. Для физики это очень важный шаг вперед». Aлерс и его коллеги Пинг Вэй и Стефан Вайс изучают турбулентную конвекцию, которая играет важную роль во многих природных и техногенных процессах. Результатом турбулентной конвекции является нагревание жидкости снизу и охлаждение ее сверху. Когда перепад температур увеличивается, конвективный поток становится настолько сильным, что поле скоростей становится турбулентным.

Используя цилиндрическую вращающуюся систему, построенную командой Алерса, исследователи нагрели жидкость в нижней части так, что она расширилась и стала менее плотной, чем жидкость в верхней части. Сила тяжести заставила жидкости поменяться местами друг с другом, что в свою очередь создало турбулентность. Тогда ученые добавили вращение. «При вращении возникают новые силы, в том числе силы Кориолиса, которые раскручивают жидкость в маленькие вихри или торнадо», — объяснил Алерс. «Таким образом, система полна маленьких торнадо возле нагревательной пластины, а также вверху, только там они холодные, — добавил он. – Сначала эти смерчи не связаны, потому что они являются относительно короткими. Но по мере увеличения скорости вращения цилиндра торнадо расширяются и в конечном итоге формируют воронки над всей этой системой. Когда это происходит, физики говорят, что изменяется симметрия системы». Следующим шагом для Алерса и его команды было измерить транспорт тепла -обмен тепловой энергией, который выражается числом Нуссельта. Вильгельм Нуссельт был немецким инженером, который в начале 1900-х годов измерил перенос тепла через двойные стекла окон. «Если вы посмотрите на числа Нуссельта, то заметите там разрывы, которые указывают, что с увеличением скорости вращения перенос тепла меняется не плавно, — сказал Алерс. — Кстати, Лев Ландау сказал об этом уже давным-давно. Несмотря на то, что Ландау говорил не о турбулентных системах, его аргументы могут быть непосредственно перенесены на состоянии турбулентности». Алерс имел в виду другого российского физика и лауреата Нобелевской премии, который предположил, что, когда симметрия системы изменяется, изменения должны быть резкими.

Они не могут быть плавными, потому что система имеет только два состояния: неупорядоченное или упорядоченное, и нет ничего между ними. «Беда в том, что изучая турбулентность, ученые не думали о словах Ландау, потому что он был специалистом в совершенно другой области, — добавил Aлерс. — Но я работал в области критических явлений в течение многих лет, и хорошо знаю работу Ландау». В работе исследователи использовали длинные ряды кучевых облаков, ориентированных параллельно направлению ветра, в качестве примера естественной турбулентной конвекции.

Источник: xxi-age.ru
{{ rating.votes_against }} {{ rating.rating }} {{ rating.votes_for }}

Комментировать

осталось 1800 символов
Свернуть комментарии

Все комментарии (19)

Akellavozak

комментирует материал 14.03.2015 #

Осталось принять правило - что считать резким переходом, а что плавным. Любой переход имеет длительность. Так что пусть пиндосы крутят кружки с чаем дальше.

user avatar
abayden

отвечает Akellavozak на комментарий 14.03.2015 #

100 лет назад пели песню про турбулентность "Вихри враждебные веют над нами", а потом был резкий переход из одного строя в другой.

user avatar
trolll

отвечает abayden на комментарий 14.03.2015 #

мерзкие русофобы опровергли теорию открытую русским!!! белоленточники в науке!

user avatar
[email protected]

комментирует материал 14.03.2015 #

А ни кто не изучал связь вихрей циклонов и антициклонов с вихрями магмы Земли?Ведь очевидно продолжить,копнуть глубже.Под земной корой создаётся вихрь магмы,как описано в статье и он влияет на процессы,происходящие на поверхности Земли,не знаю чем,но верняка и магнитные поля выходят на поверхность и гравитация меняется,что при определённом стечением обстоятельств накладывается на атмосферные явления.Т.е циклон,как бутон ,скрытого под поверхностью вихря.Что интересно,что самые большие смерчи наблюдаются в сша,логично предположить,что рядом с экватором наибольшая турбулентность жидкости под поверхностью,которая взаимодействует с Южной Америкой и отклоняется на север..

user avatar
bogdan.pavlykevytch

отвечает [email protected] на комментарий 18.03.2015 #

Читайте прогноз атмосфера-океан Фукусимы и роль магнитосферы Земли ...

user avatar
[email protected]

отвечает bogdan.pavlykevytch на комментарий 18.03.2015 #

Вот спасибо, а то минусов навтыкали и ни одино " светило" ни каких аргументов не привело..

Я просто предположил логичную вещь,что при вращении Земли возникают турбулентные вихри магмы из-за разницы угловых скоростей (Юпитер тому наглядный пример,правда он газовый), о влиянии которых на процессы на поверхности я не слышал почему-то..Ещё раз спасибо.

user avatar
vodav

комментирует материал 14.03.2015 #

Когда-то по ящику в принудительном порядке достаточно подробно изучал сущность Санта-Барбары, вот, уже кажется, знаю про нее все и всяк, но вот такое: "физиками Калифорнийского университета в Санта-Барбаре" - кажется просто удивительным. Про это можно еще года на два телепупию организоватью

user avatar
bvs1940

комментирует материал 14.03.2015 #

Удивительно. С момента опубликования статьи Sirovich L., Ball K. L., Keefe L. R. Plane waves and structures in turbulent channel flow. Phys Fluids A2 (12), December 1990, 2217-2226 прошло уже практически полвека. В статье обнаружен механизм формирования турбулентности. Показано, что в пограничном слое на поверхности тела формируются когерентные системы вихрей Тейлора (названными авторами вихревыми волнами), двигающиеся перпендикулярно потоку. Трение скольжения их разрушает только для того, чтобы они возникали вновь и вновь. Т.е. вихревое движение является естественным для природы. Точно так же в классическом эксперименте Тейлора (два коаксиальных цилиндра, внутренний из которых вращается) так же формируются вихри, имеющие ту же структуру, какую получили Сирович с соавторами. Гюнтер Алерс получил тот же результат. Но почему-то ни на Тейлора, ни на Сировича он не ссылается. За полвека открытие Сировича с соавторами так и не нашло того признания, которого оно заслуживает.

user avatar
juabi2014

отвечает bvs1940 на комментарий 14.03.2015 #

Признание появится тогда, когда это приведет к использованию нового энергоносителя, который, кстати, фактически неисчерпаем и чист.

user avatar
bvs1940

отвечает juabi2014 на комментарий 14.03.2015 #

Сами авторы открытия оформили несколько уже не обслуживаемых российских патентов на тему уничтожения турбулентности или хотя бы отсрочить её появление. А зачем бороться с тем, что естественно возникает? Не лучше ли это явление использовать? А для этого всего-то и надо направить движение вихрей не перпендикулярно потоку, а по потоку. Существует для этого несколько методов, которые позволяют создавать такие вихри. Кстати, уже более ста лет вихри такого вида используются в технике. В сопле Лаваля В сходящемся конусе создаются вихри, которые в расходящемся конусе свою энергию отдают потоку. Это и позволяет дозвуковой поток перед соплом Лаваля преобразовывать в сверхзвуковой поток на выходе.

user avatar
bogdan.pavlykevytch

отвечает bvs1940 на комментарий 18.03.2015 #

Вихревые и турбулентные процессы принципиально (моделями) различаются.

user avatar
bvs1940

отвечает bogdan.pavlykevytch на комментарий 18.03.2015 #

Турбулентные вихри по Сировичу возникают на поверхности тела в виде последовательностей парных вихрей. И при определённом числе Рейнольдца отдельные вихри на шероховатостях поверхности изменяют направление своего движения, отрываясь от поверхности и уходя в пограничный слой. Т.е. природа турбулентных вихрей та же, что и вихрей на поверхности тела (и те и другие вихри являются вихрями Тейлора). В статье Сировича приведена и их структура. Но кроме вихрей Тейлора существуют и вихри Бенара. Вихрями Тейлора являются солитоны (чего не желает знать современная физика), цунами и ураганы. Вихрями Бенара являются вихри в сопле Лаваля и смерчи (американцы дразнят их торнадо). Кстати, вихри на Юпитере (упомянутые в посте ниже) могут быть только вихрями Тейлора.

user avatar
vlad.nikolskiy

комментирует материал 14.03.2015 #

Скучают физики. Вот по этому всё время и пытаются что-то опровергать.

Курчатовых сейчас нет.....

user avatar
×
Заявите о себе всем пользователям Макспарка!

Заказав эту услугу, Вас смогут все увидеть в блоке "Макспаркеры рекомендуют" - тем самым Вы быстро найдете новых друзей, единомышленников, читателей, партнеров.

Оплата данного размещения производится при помощи Ставок. Каждая купленная ставка позволяет на 1 час разместить рекламу в специальном блоке в правой колонке. В блок попадают три объявления с наибольшим количеством неизрасходованных ставок. По истечении периода в 1 час показа объявления, у него списывается 1 ставка.

Сейчас для мгновенного попадания в этот блок нужно купить 1 ставку.

Цена 10.00 MP
Цена 40.00 MP
Цена 70.00 MP
Цена 120.00 MP
Оплата

К оплате 10.00 MP. У вас на счете 0 MP. Пополнить счет

Войти как пользователь
email
{{ err }}
Password
{{ err }}
captcha
{{ err }}
Обычная pегистрация

Зарегистрированы в Newsland или Maxpark? Войти

email
{{ errors.email_error }}
password
{{ errors.password_error }}
password
{{ errors.confirm_password_error }}
{{ errors.first_name_error }}
{{ errors.last_name_error }}
{{ errors.sex_error }}
{{ errors.birth_date_error }}
{{ errors.agree_to_terms_error }}
Восстановление пароля
email
{{ errors.email }}
Восстановление пароля
Выбор аккаунта

Указанные регистрационные данные повторяются на сайтах Newsland.com и Maxpark.com

Перейти на мобильную версию newsland