开尔文-亥姆霍兹不稳定性

✍ dations ◷ 2025-04-03 09:54:33 #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

  • 固醇固醇(英语:Sterols,或称.mw-parser-output ruby>rt,.mw-parser-output ruby>rtc{font-feature-settings:"ruby"1}.mw-parser-output ruby.large{font-size:250%}.mw-parser-out
  • 印欧语系印欧语系(英语:Indo-European languages)是世界上的一个语系。欧洲、美洲、南亚和大洋洲的大部分国家都采用印欧语系的语言作为母语或官方语言。印欧语系包括443种(SIL统计)语言
  • 贝蒂诺·克拉克西贝内德托·“贝蒂诺”·克拉克西(意大利语:Benedetto "Bettino" Craxi(发音:),1934年2月24日-2000年1月19日),意大利政治家,也是第二次世界大战后第一位意大利社会党的总理。克拉西出
  • 古巴中华民国与古巴关系是指中华民国与古巴共和国之间的关系。1913-1960年两国有正式外交关系,因古巴共产革命导致断交后,与中华民国关系极不友好。目前没有在对方首都互设具大使馆
  • 明仁街道 (通辽市)明仁街道,是中华人民共和国内蒙古自治区通辽市科尔沁区下辖的一个乡镇级行政单位。明仁街道下辖以下地区:露天社区、交通门社区和新建社区。
  • 糟糠螺科糟糠螺科(学名:Litiopidae)是一个海螺物种的科,属于吸螺类演化支的腹足纲软体动物。根据2005年《布歇特和洛克罗伊的腹足类分类》,本科并没有亚科。在2017年的《布歇特等人的腹足
  • 小松彩夏小松彩夏(1986年7月23日-),日本女演员、身高160cm、模特儿、写真偶像,岩手县一关市人。毕业于一关第二高等学校(旧称:一关农业高等学校),经纪公司为AMUSE。原为日本时装杂志《CANDy》
  • 工党 (爱尔兰)工党(爱尔兰语:Páirtí an Lucht Oibre)是爱尔兰的一个社会民主主义政党。1912年,詹姆斯·康诺利、詹姆斯·拉金和William X. O'Brien于蒂珀雷里郡的克郎莫尔创建,当时是作为爱
  • KinectKinect是由微软开发,应用于Xbox 360和Xbox One主机的周边设备。它让玩家不需要手持或踩踏控制器,而是使用语音指令或手势来操作Xbox 360和Xbox One的系统界面。它也能捕捉玩家
  • 汤玛斯·脱尔顿汤玛斯·脱尔顿, DD (英语:Thomas Turton,1780年2月5日-1864年1月7日)是 剑桥大学卢卡斯数学教授。他曾担任Dean of Peterborough和伊利主教 ,也是一个作曲家。汤玛斯·脱尔顿是