ПРОЯВ ВИХРОВОЇ ПОВЕДІНКИ РІДИН У РІЗНИХ ФІЗИЧНИХ ЕКСПЕРМЕНТАХ

  • A. O. Бєлова Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, 61022 Харків, Україна https://orcid.org/0009-0003-4882-472X
  • В. I. Лимар Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, 61022 Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-5567-1512
  • Є. Д. Maковецький Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, 61022 Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-8080-7378
  • Ю. С. Maлий Комунальний заклад «Харківський ліцей №34 Харківської міської ради» м. Харкова, вул.. Локомотивна, 2, 61080 Харків, Україна https://orcid.org/0009-0001-4598-2023
Ключові слова: ідеальна рідина, поле завихреності, гідродинамічні вихори, нестійкість Релея-Тейлора, теплова конвекція, теплове самодефокусування

Анотація

У статті надається різнобічний розгляд проявів вихрової поведінки рідин, які породжуються різними за своєю природою фізичними причинами. Проведений у роботі послідовний аналіз гідродинамічних систем демонструє, що нелінійна вихрова динаміка є невід’ємною і фундаментальною складовою руху рідини на різних просторових та часових масштабах. Розгляд включає низку ілюстративних прикладів, починаючи від класичного «маленького експерименту» Альберта Ейнштейна та меандрування русел рівнинних річок. Вказані, на перший погляд прості, явища регулюються спільними фізичними принципами, які є справедливими і для інших більш складних видів гідродинамічних нестійкостей. Особлива увага приділяється розвитку вихрової нестійкості Релея-Тейлора, яка характеризується взаємним «перевертанням» важкої і легкої компонент плинного середовища. Досліджується прояв цієї нестійкості в експериментах з лазерно-індукованою тепловою конвекцією та із формуванням структури типу «підводного кратера» при осіданні сипучого гранулярного матеріалу на дно контейнера з рідиною. Встановлення спільних універсальних особливостей вихрових збуджень, пов’язаних із ідеальними вихорами Гельмгольца, сприяє формуванню єдиної точки зору для розгляду вказаних вище гідродинамічних ефектів. Такий теоретичний підхід є придатним до застосування при аналітичному розгляді широкого спектру фізичних явищ, які спостерігаються як у звичайних природних умовах, так і при постановці лабораторних експериментів, від мікроскопічного теплового оптичного самодефокусування до формування волокнистої структури типу розподілу залишків вибуху наднової у астрономічній Крабоподібній туманності.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

1. R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. The Feynman Lectures on Physics, Addisson-Wesley Pub. Co., Reading-London, (1963-1965).
2. G. K. Batchelor. An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press, Cambridge (1967), 615 p.
3. L. D. Landau, E. M. Lifshitz. Fluid Mechanics, Pergamon Press, Oxford – Toronto (1987), 539 p.
4. A. V. Tur, V. V. Yanovsky. Hydrodynamical Vortical Structures, SSI „Institute for Single Crystals“ NASU, Kharkiv (2012), 294 p. (In Ukrainian).
5. A. Einstein, Natural Sciences, 14, p. 223 (1926). (in German).
6. A. A. Varlamov, L. G. Aslamazov. Crazy Physics: Pizza, Violin, Wine and Superconductivity, Nash Format, Kyiv (2020), 400 p. (In Ukrainian).
7. F. Charru. Hydrodynamic Instabilities, Cambridge University Press, Cambridge (2011), 391 p.
8. Shengtai Li, Hui Li. Parallel AMR Code for MHD/HD Equations, Techn. Rep. LA-UR-03-8926, Los Alamos National Lab., Los Alamos (2003), 2 p.
9. M. S. Roberts, J. W. Jacobs. Journal of Fluid Mech., 787, 50 (2016). https://doi.org/10.1017/jfm.2015.599
10. P. K. Kundu, I. M. Cohen, D. R. Dowling. Fluid Mechanics, Elsevier Inc., Amsterdam-Tokyo (2016), 922 p.
11. A. O. Belova, V. I. Lymar, Y. D. Makovetskyi, M. L. Pogrebnyak and A. S. Rudenko. 2019 IEEE 8th International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL), Bulgaria, 2019, p. 498. https://doi.org/10.1109/CAOL46282.2019.9019417.
12. https://youtube.com/shorts/qAPqEtucVPo
13. J. J. Hester. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 46, 127 (2008).
https://doi.org/10.1146/annurev.astro.45.051806.110608
Опубліковано
2025-11-26
Як цитувати
БєловаA. O., ЛимарВ. I., MaковецькийЄ. Д., & MaлийЮ. С. (2025). ПРОЯВ ВИХРОВОЇ ПОВЕДІНКИ РІДИН У РІЗНИХ ФІЗИЧНИХ ЕКСПЕРМЕНТАХ. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Фізика», (43), 62-70. https://doi.org/10.26565/2222-5617-2025-43-06