开尔文-亥姆霍兹不稳定性

✍ dations ◷ 2025-04-27 15:44:19 #流体动力学,云、雾与降水,流体动力学的不稳定性

开尔文-亥姆霍兹不稳定性(英语:Kelvin–Helmholtz instability,名称来自开尔文男爵和赫尔曼·冯·亥姆霍兹)是在有剪力速度(英语:Shear velocity)的连续流体内部或有速度差的两个不同流体的界面之间发生的不稳定现象。

一个例子是风吹过水面时,在水面上表面的波的不稳定。而这种不稳定状况更常见于云、海洋、土星的云带、木星的大红斑、太阳的日冕中。

本理论可预测不同密度的流体在不同的运动速度下的不稳定状态发生,并且层流变成湍流的界限。亥姆霍兹研究两种不同密度流体的动力学,并发现小规模的扰动,例如波发生时在不同流体间边界的反应。

在一些波长短到一定程度的状态下,如果忽略表面张力,以不同速度平行运动的两种不同密度流体的界面下,在所有速度时都会不稳定。然而,表面张力可抵消短波长的不稳定状态,而理论预测直到达到速度阈值以前都是稳定的。包含表面张力的理论可大致预测在风吹过水面时产生波的界限。

在重力作用下,连续变化的密度和速度分布(较轻的层在上方,所以流体是瑞利-泰勒稳定)使开尔文-亥姆霍兹不稳定性的动力学是以泰勒-戈德斯坦方程(英语:Taylor–Goldstein equation)描述。而不稳定性开端可由理查逊数(Richardson number,Ri)得知。通常情况下Ri<0.25就会不稳定。这些效应常在云层中出现。对于不稳定性的研究也可应用在等离子体物理学中,例如惯性约束聚变和等离子体-铍的界面。

在数值模式下,开尔文-亥姆霍兹不稳定性是以时间发展或空间发展方式模拟。时间发展方式下采用周期边界条件进行模拟。空间发展方式则采用实际中的入口和出口条件。

相关

  • 哲学逻辑哲学逻辑是对逻辑更特定于哲学的方面的研究。这个术语相对于数理逻辑,因为数理逻辑开发于19世纪晚期,已经包含了传统上一般由逻辑学处理的大多数主题。它关心的是尽可能的以最
  • 创造创造在古文中是一个历史学的专有概念,原指于后人对于前人个体反社会行为的描述,包括发明非天然的通常是有害的事物,或发动对于社会产生负面效应的事件。在白话文运动中,受西方神
  • span class=inline-unihan style=border-bottom: 1px dotted; font-variant: normal.mw-parser-output ruby.zy{text-align:justify;text-justify:none}.mw-parser-output ruby.zy>rp{user-select:none}.mw-parser-output ruby.zy>rt{font-feature-settings:
  • 时代封面人物列表 (2010年代)以下是2010年代的《时代杂志》封面人物列表。
  • 达美连接航空达美连接航空(Delta Connection)是达美航空的区域性航空品牌名。几家不同的区域性航空公司以此名义运营达美的中短程航线。达美全资拥有的航空公司Endeavor Air(英语:Endeavor A
  • 袁琼玲袁琼玲(1951年12月4日-),台北市艋舺人,台北医学大学医技系毕业,担任医检师。父亲袁埏烽为台湾战后剑道运动主要推手。幼年学过射箭,曾获得国内比赛青少年组金牌。其后转学西式击剑,
  • 多鳍海怪多鳍海怪(Many-finned sea serpent,日语:ムカデクジラ)是一种未经证实的生物或多/某个动物误判。它们通常被描述为长长的身体以及众多的鳍。
  • 观 (佛教)观(梵语:विपश्यना,vipaśyanā,巴利语:vipassanā),又译为内观,音译为毗钵舍那、毗婆舍那、毗婆奢那,佛教术语,意为以智慧来观察,是修行禅那的两种方法之一,也是三无漏学之中的
  • 凯蒂-克雷特·马兰凯蒂-克雷特·马兰(爱沙尼亚语:Kati-Kreet Marran,1998年7月13日-),爱沙尼亚女子羽毛球运动员。2014年5月,凯蒂-克雷特·马兰出战里加羽毛球国际赛,与萨利-利斯·蒂萨卢合作夺得女子
  • 亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程(英语:Helmholtz equation)是一个描述电磁波的椭圆偏微分方程,以德国物理学家亥姆霍兹的名字命名。其基本形式如下:其中 ∇2 是拉普拉斯算子, 是波数, 是振幅。亥姆霍