瑞利-泰勒不稳定性

✍ dations ◷ 2025-06-07 21:16:29 #流体力学,流体动力学的不稳定性

瑞利-泰勒不稳定性(Rayleigh-Taylor instability,得名于瑞利男爵和杰弗里·泰勒),简称RT不稳定性,在任何时间都会发生在密集的重流体被轻的流体加速时。这是发生在云与激波系统的事件,或者当密度较高的流体浮在密度较低的液体,像是密度较高的水处于密度较低的油上。

无黏度的理想流体在平衡时,所有的平面都是完全平行的,但是由位能引起的轻微扰动,像是较重的物质因为(有效的)重力作用而下沉,并且轻的物质被替换而上升。当不稳定发展时,向下运动造成的不规则(涟漪)很快的就会被放大成为一系列的“RT手指”;而向上升起的移动,轻的物质会形成球状帽盖气泡。

这种过程在地质的形成上有许多的例子,从盐丘到温度反转,在天体物理和电动力学上也有。“RT手指”在蟹状星云中特别明显,在1,000年前爆炸的超新星将物质喷发和扫掠过蟹状星云,在爆炸中产生的脉冲风星云供给了蟹状星云的能量。

要注意不要将喷射液体的“瑞利不稳定性”(或普拉托-瑞利不稳定性(英语:Plateau–Rayleigh instability))与瑞利-泰勒不稳定性混淆。前者的不稳定性,有时称为只是水龙软管(或是firehose),是由表面张力造成的,他作用于喷射的水柱上,当水柱断裂成为一连串的水珠时,会使水珠成为同样体积中表面积最小的。

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