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开尔文-亥姆霍兹不稳定性

指数 开尔文-亥姆霍兹不稳定性

開爾文-亥姆霍茲不穩定性(Kelvin–Helmholtz instability,名稱來自開爾文男爵和赫尔曼·冯·亥姆霍兹)是在有的連續流體內部或有速度差的兩個不同流體的介面之間發生的不穩定現象。一個例子是風吹過水面時,在水面上表面的波的不穩定。而這種不穩定狀況更常見於雲、海洋、土星的雲帶、木星的大紅斑、太陽的日冕中。.

23 关系: 卡门涡街大紅斑太陽威廉·汤姆森,第一代开尔文男爵土星動力學理查逊数等离子体纽约时报瑞利-泰勒不穩定性表面张力连续介质力学蘑菇雲赫尔曼·冯·亥姆霍兹里克特迈耶-梅什科夫不稳定性泰勒-庫埃特流湍流木星流体力学流體動力學日冕慣性局限融合

卡门涡街

卡门涡街(Kármán vortex street、von Kármán vortex sheet)。在流体中安置阻流体,在特定条件下會出現不穩定的邊界層分離,阻流体下游的两侧,会产生两道非对称地排列的旋涡,其中一侧的旋涡循时针方向转动,另一旋涡则反方向旋转,这两排旋涡相互交错排列,各个旋涡和对面两个旋涡的中间点对齐,如街道两边的街灯般,这种现象,因匈牙利裔美国空气动力学家西奥多·冯·卡门最先从理论上阐明而得名卡门涡街。 河水流过障碍物时,经常可见卡门涡街。冯·卡门曾在意大利北部博洛尼亚的一所教堂裡,目睹一幅聖克里斯多福背负耶穌化身的兒童,赤足渡河的油画,画家画出聖克里斯多福的脚跟在河水中造成两排交错的旋涡,冯·卡门说,这是卡门涡街最早的记录。.

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大紅斑

1979年航海家1號所拍攝到的大紅斑 哈勃太空望远镜与2006年4月25日拍摄到的大红斑 大紅斑(Great Red Spot, GRS)是一個在木星赤道以南22°存在了很久的巨大反氣旋風暴。自1830年開始,已經被持續觀測了188年。而在1665年至1713年的早期觀察,也有可能是相同的風暴,如此表示它已经持续存在350年。這樣的風暴在類木行星的大氣擾動中並不少見。.

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太陽

#重定向 太阳.

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威廉·汤姆森,第一代开尔文男爵

#重定向 第一代开尔文男爵威廉·汤姆森.

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土星

土星,為太陽系八大行星之一,至太阳距离(由近到远)位於第六、体积則僅次於木星。並與木星、天王星及海王星同属氣體(類木)巨星。古代中国亦称之填星或鎮星。 土星是中国古代人根据五行学说结合肉眼观测到的土星的颜色(黄色)来命名的(按照五行学说即木青、金白、火赤、水黑、土黄)。而其他语言中土星的名称基本上来自希臘/羅馬神話传说,例如在欧美各主要语言(英语、法语、西班牙语、俄语、葡萄牙语、德语、意大利语等)中土星的名称来自于羅馬神話中的农业之神萨图尔努斯(拉丁文:Saturnus),其他的还有希臘神話中的克洛諾斯(泰坦族,宙斯的父親,一说其在罗马神话中即萨图尔努斯)、巴比倫神话中的尼努尔塔和印度神话中的沙尼。土星的天文学符號是代表农神萨图尔努斯的鐮刀(Unicode: )。 土星主要由氫組成,還有少量的氦與微痕元素,內部的核心包括岩石和冰,外圍由數層金屬氫和氣體包覆著。最外層的大氣層在外观上通常情况下都是平淡的,雖然有时会有長时间存在的特徵出現。土星的風速高達1,800公里/時,明顯的比木星上的風快速。土星的行星磁場強度介於地球和更強的木星之間。 土星有一個顯著的環系統,主要的成分是冰的微粒和較少數的岩石殘骸以及塵土。已經確認的土星的衛星有62顆。其中,土卫六是土星系統中最大和太陽系中第二大的衛星(半徑2575KM,太陽系最大的衞星是木星的木衛三,半徑2634KM),比行星中的水星還要大;並且土卫六是唯一擁有明顯大氣層的衛星。.

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動力學

動力學(Dynamics)是古典力學的一門分支,主要研究運動的變化與造成這變化的各種因素。換句話說,動力學研究力對物體之運動所造成的影響。運動學則是純粹描述物體的運動,完全不考慮導致運動的因素。 更仔細地說,動力學研究由於力的作用,物理系統怎樣改變。動力學的基礎定律是艾薩克·牛頓提出的牛頓運動定律。對於任意物理系統,只要知道其作用力的性質,引用牛頓運動定律,就可以研究這作用力對於這物理系統的影響。 在經典電磁學裏,物理系統的動力狀況涉及了經典力學與電磁學,需要使用牛頓運動定律、馬克士威方程式、勞侖茲力方程式來描述。動力學是機械工程與航空工程的基礎課程。.

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理查逊数

查遜數(Richardson number,縮寫Ri),是一個無因次量,理查遜數代表浮力與慣性力效應之比,理查遜數愈大,浮力的影響愈重要。大氣、海洋、湖泊等流場會因為溫度或密度分佈的不均勻而有密度差異,在重力方向上有密度分層(Stratification)的現象,而理查遜數便可用來評估密度分層的強弱,或浮力對流場的影響。 \mathrm.

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等离子体

--(又稱--)是在固態、液態和氣態以外的第四大物質狀態,其特性與前三者截然不同。 氣體在高溫或強電磁場下,會變為等離子體。在這種狀態下,氣體中的原子會擁有比正常更多或更少的電子,從而形成陰離子或陽離子,即帶負電荷或正電荷的粒子。氣體中的任何共價鍵也會分離。 由於等離子體含有許多載流子,因此它能夠導電,對電磁場也有很強的反應。和氣體一樣,等離子體的形狀和體積並非固定,而是會根據容器而改變;但和氣體不一樣的是,在磁場的作用下,它會形成各種結構,例如絲狀物、圓柱狀物和雙層等。 等離子體是宇宙重子物質最常見的形態,其中大部分存在於稀薄的星系際空間(特別是星系團內介質)和恆星之中。.

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纽约时报

纽约时报(The New York Times,缩写作 NYT)是一家美國日報,由紐約時報公司於1851年9月18日在美國紐約創辦和持續出版。和《华尔街日报》的保守派旗舰报纸地位相对应,《纽约时报》是美国親自由派的第一大报。 它最初被称作《纽约每日时报》(The New-York Daily Times),创始人为亨利·J·雷蒙德和。.

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瑞利-泰勒不穩定性

利-泰勒不穩定性(Rayleigh-Taylor instability,得名于瑞利男爵和傑弗里·泰勒),简称RT不穩定性,在任何時間都會發生在密集的重流體被輕的流體加速時。這是發生在雲與激波系統的事件,或者當密度較高的流體浮在密度較低的液體,像是漂浮在水上而密度較高的油。 无黏度的理想流體在平衡時,所有的平面都是完全平行的,但是由位能引起的輕微擾動,像是較重的物質因為(有效的)重力作用而下沉,並且輕的物質被替換而上升。當不穩定發展時,向下運動造成的不規則(漣漪)很快的就會被放大成為一系列的“RT手指”;而向上升起的移動,輕的物質會形成球狀帽蓋氣泡。 這種過程在地質的形成上有許多的例子,從鹽丘到溫度反轉,在天體物理和電動力學上也有。“RT手指”在蟹狀星雲中特別明顯,在1,000年前爆炸的超新星將物質噴發和掃掠過蟹狀星雲,在爆炸中產生的脈衝風星雲供給了蟹狀星雲的能量。 要注意不要將噴射液體的“瑞利不穩定性”(或)與瑞利-泰勒不穩定性混淆。前者的不穩定性,有時稱為只是水龍軟管(或是firehose),是由表面張力造成的,他作用於噴射的水柱上,當水柱斷裂成為一連串的水珠時,會使水珠成為同樣體積中表面積最小的。.

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表面张力

在物理上,表面張力(),狹義的定義是指液體試圖獲得最小表面位能的傾向;广义地說,所有两种不同物态的物质之间界面上的张力被称为表面张力。表面张力的因次是M \cdot T^,常見單位是\frac或\frac,亦即,单位长度的力或单位面积的能。表面張力最常見的例子發生在液體與其他物質的接觸面。以水為例,水的表面張力來自於由凡得瓦力所造成的內聚力。當固體,如水黽,跑到水上時,表面張力會盡可能將水面維持平整的狀態,以達到最小表面位能。如果水黽的重量維持在限度以內,那麼水面將只會有少許凹陷,這就是水黽能夠在水面上活動的原理。 表面張力會隨液體的不同而不同。常見的科普實驗是在一盆水中滴入一些密度低於水的界面活性劑,再把一艘小船放在界面活性劑與水面的交界處。因為界面活性劑的表面張力小於水的表面張力,所以水的表面張力或會把小船推向界面活性劑的方向。 在材料科学里,表面张力也称为表面应力和表面自由能。 熱力學對表面張力係數的廣義定義為:表面張力係數σ是在溫度T和壓力p不變的情況下吉布士自由能G對面積A的偏導數: 吉布士自由能的單位是能量單位,因此表面張力係數的單位是能量/面積。.

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连续介质力学

连续介质力学(Continuum mechanics)是物理学、特别的是力学当中的一个分支,是处理包括固体和流体的在内的所谓“连续介质”宏观性质的力学,由法国数学家奧古斯丁·路易·柯西在19世纪提出。.

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蘑菇雲

蘑菇云又称蕈状云,是一种由烟尘组成的蘑菇状火积云,通常由大爆炸引起的水蒸气压缩造成。这种现象常与核爆炸联系起来,但只要有足够的能量爆炸或燃烧会产生同样的效果。高能,如空投高功率真空炸弹和GBU-43/B大型空爆炸弹,也会产生蘑菇云。一些火山喷发和撞击事件则能产生自然蘑菇云。 任何高度突然产生巨大体积的低密度气体都会形成蘑菇云,这一过程导致瑞利-泰勒不稳定性。大量气体急剧上升导致沿其边缘弯曲向下的涡旋,从而形成一个涡环组成中心柱状“蘑菇梗”。气体以及夹带的潮湿空气最终上升到外界与其密度相同的高度并散开,而从低处升来的尘埃则会沉积(参见放射性落下灰)。这一稳定高度取决于温度、露点以及起始高度上方空气的风切变。.

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赫尔曼·冯·亥姆霍兹

赫尔曼·冯·亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz,),德國物理學家、医生。.

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鈹(舊譯作鋍、鑉、鋊)是一種化學元素,符號為Be,原子序為4,屬於鹼土金屬。鈹通常在宇宙射线散裂過程中產生,是宇宙中較為稀有的元素之一。所有自然界中的鈹都與其他元素結合,形成礦物,如綠柱石(海藍寶石、祖母綠)和金綠寶石等。單質鈹呈鋼灰色,輕、硬而易碎。 在鋁、銅、鐵和鎳中加入鈹作為合金材料,可以加強其物理性質。用鈹銅合金製成的工具十分堅硬,在敲擊鋼鐵表面時也不會產生火花。由於鈹的抗彎剛度、熱穩定性、熱導率都很高,密度卻很低(只有水的1.85倍),所以適合做航空航天材料,用於導彈、航天器和衛星之中。X射線等電離輻射能夠穿透低密度和低原子量的鈹,所以在X光儀器和粒子物理學實驗中都常用鈹作為窗口材料。鈹和氧化鈹可以很好地傳導熱量,因此被用於控制器械的溫度。 在處理鈹的時候,必須使用適當的措施控制粉塵,因為吸入含鈹粉塵會引致可致命的慢性過敏性鈹中毒。.

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里克特迈耶-梅什科夫不稳定性

里克特迈耶-梅什科夫不稳定性(Richtmyer–Meshkov instability,简称RMI)是指两种不同密度的流体界面经瞬间加速而产生的不稳定性。通常这种加速是由激波穿过所引起的。不稳定性发展初期轻微扰动随时间线性增长,之后会出现与瑞利-泰勒不稳定性中类似的由轻流体形成的“气泡”状结构与重流体形成的“尖钉”状结构。最终达到混沌状态,两种流体充分混合。 美国物理学家最早研究了这一现象,后经苏联物理学家在实验中证实 ,该现象也因而得名里克特迈耶-梅什科夫不稳定性。这种不稳定性出现于惯性约束聚变、超音速燃烧冲压发动机以及超新星爆发等物理过程中。.

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泰勒-庫埃特流

#重定向 泰勒-库埃特流.

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湍流

湍流(turbulence),也稱為紊流(大陆地区的旧称),是流体的一种流动状态。当流速很小时,流体分层流动,互不混合,称为层流,或称为片流;逐渐增加流速,流体的流线开始出现波浪状的摆动,摆动的频率及振幅随流速的增加而增加,此种流况称为过渡流;当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,称为湍流,又称为--、扰流或紊流。 这种变化可以用雷诺数来量化。雷诺数较小时,黏滞力对流场的影响大于惯性力,流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减,流体流动稳定,为层流;反之,若雷诺数较大时,惯性力对流场的影响大于黏滞力,流体流动较不稳定,流速的微小变化容易发展、增强,形成紊乱、不规则的湍流流场。 流态转变时的雷诺数值称为临界雷诺数。临界雷诺数与流场的参考尺寸有密切关系。一般管道流雷诺数Re<2100为层流状态,Re>4000为湍流状态,Re=2100~4000为过渡状态。 在管路设计中,湍流比层流需要更高的泵输出功率。而在热交换器或者反应器设计中,湍流反而有利于热传递或者充分混合。 有效地描述湍流的性质,至今仍然是物理学中的一个重大难题。.

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木星

|G1.

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流体力学

流體力學(Fluid mechanics)是力學的一門分支,是研究流體(包含氣體、液體及等離子體)現象以及相關力學行為的科學。流體力學可以按照研究對象的運動方式分為流體靜力學和流體動力學,前者研究處於靜止狀態的流體,後者研究力對於流體運動的影響。流體力學按照應用範圍,分為:空氣力學及水力學等等。 流體力學是連續介質力學的一門分支,是以宏觀的角度來考慮系統特性,而不是微觀的考慮系統中每一個粒子的特性。流体力学(尤甚是流體動力學)是一個活躍的研究領域,其中有許多尚未解決或部分解決的問題。流體動力學所應用的數學系統非常複雜,最佳的處理方式是利用電腦進行數值分析。有一個現代的學科稱為計算流體力學,就是用數值分析的方式求解流體力學問題。是一個將流體流場視覺化並進行分析的實驗方式,也利用了流體高度可見化的特點。 理論流體力學的基本方程是纳维-斯托克斯方程,簡稱N-S方程,纳维-斯托克斯方程由一些微分方程組成,通常只有透過給予特定的邊界條件與使用數值計算的方式才可求解。纳维-斯托克斯方程中包含速度\vec.

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流體動力學

流體動力學(Fluid dynamics)是流體力學的一門子學科。流體動力學研究的對象是運動中的流體(含液體和氣體)的狀態與規律。流體動力學底下的子學科包括有空氣動力學和液體動力學。 解決一個典型的流體動力學問題,需要計算流體的多項特性,主要包括速度、壓力、密度、溫度。 流體動力學有很大的應用,比如在預測天氣,計算飛機所受的力和力矩,輸油管線中石油的流率等方面上。其中的的一些原理甚至運用在交通工程,因交通運輸本身可被視為一連續流體运动。.

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日冕

日冕(Corona,拼音:rì miǎn)是太阳大气的最外层(其内部分别为光球层和色球层),厚度达到几百万公里以上。日冕温度有100万摄氏度,粒子数密度为1015m3。在高温下,氢、氦等原子已经被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等。这些带电粒子运动速度极快,以致不断有带电的粒子挣脱太阳的引力束缚,射向太阳的外围。形成太阳风。日冕发出的光比色球层的还要弱。 日冕可分为内冕、中冕和外冕3层。内冕从色球顶部延伸到1.3倍太阳半径处;中冕从1.3倍太阳半径到2.3倍太阳半径,也有人把2.3倍太阳半径以内统称内冕。大于2.3倍太阳半径处称为外冕(以上距离均从日心算起)。广义的日冕可包括地球轨道以内的范围。 白光日冕有3个分量:.

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慣性局限融合

慣性局限融合(Inertial confinement fusion,縮寫為ICF),也譯為侷限慣性核融合、慣性約束核融合、慣性限制氫融合、惯性--,是一種核融合的技術。这项技术利用雷射的衝擊波使得通常包含氘和氚的燃料球达到极高的温度和压力,來引發核融合反應。 惯性约束是实现可控核聚变的两大主流方案之一(另一个是磁约束)。美國的國家點火設施(NIF)是目前最大的惯性约束聚变装置,以環空器進行實作,於2013年成功一次核融合反應實驗,使燃料球放出比施加雷射還大的能量。法國一個類似的大型設備(Laser Mégajoule,LMJ)也在進行相關研究。.

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