Die Natur erzeugt viele coole und interessante Phänomene, die uns oft fragen lassen, wie, warum und wann sie auftreten. Nehmen wir zum Beispiel Wirbel. Im Allgemeinen a Wirbel ist ein Bereich in einer Flüssigkeit Luft oder Wasser, in dem sich die Strömung um eine Achsenlinie dreht und eine gerade oder gekrümmte Form annehmen kann. Sie entsteht im Wesentlichen, wenn eine Flüssigkeit gerührt oder gedreht wird. Dieses natürliche Phänomen kann an Land auftreten, Luft und Wasser. Wenn sich Wirbel bilden, können sie sich komplex bewegen, dehnen, verdrehen und mit der umgebenden Flüssigkeit interagieren. Sobald sich ein Wirbel bewegt, trägt er Dreh- und Linearimpuls, Energie und Masse mit sich.
Wir werden sechs Arten von Wirbeln mit coolen Visualisierungen mit Ihnen teilen und dann untersuchen, wie sie gebildet werden und ob sie technische Probleme aufwerfen. Darüber hinaus treten Wirbel nicht nur auf der Erde, sondern auch in anderen Planetenkörpern auf, und wir gebeneinige Beispiele davon auch.
Vortex Flow sperren
Trotz der technischen Bedeutung des Namens ist die Lock-Wirbelströmung ein alltägliches Phänomen, bei dem ihre Bildung und die Art und Weise, wie sie fließt, sehr leicht zu verstehen sind. In einigen Fällen ist diese Art von Wirbel tatsächlich eher ein Vorteil als ein Problem.Es ist einfacher, den Wirbelstrom zu erklären, wenn er in einem Situationsbeispiel verwendet wird. Heckklappe des Pickups Zum Beispiel. Einige Leute denken, dass es sparsamer ist, mit heruntergeklappter Heckklappe zu fahren, und andere glauben, dass es ideal ist, mit hochgeklappter Heckklappe zu fahren. Welches ist dann richtig? Nun, zuallererst liefert der Wirbelstrom eine genaue wissenschaftlicheantworte darauf.
Wenn ein Pickup mit heruntergeklappter Heckklappe gefahren wird, baut sich im offenen Umfang des Pickups ein gerader Luftstrom auf. Dies erhöht den Windwiderstand des Fahrzeugs und verlangsamt ihn, was bedeutet, dass mehr Arbeit oder Energie erforderlich istHalten Sie den Pickup auf Geschwindigkeit. Wenn Sie jedoch mit geöffneter Heckklappe fahren, da der offene Umfang jetzt ein geschlossener Raum ist, rotierende Luftblasen Sperrwirbelströmung werden aus der entgegenkommenden Windströmung gebildet. Die aufeinanderfolgende Windströmung wird, sobald die Sperrwirbelströmung gebildet ist, vom Fahrzeug abgelenkt und durchläuft nur einen minimalen Luftwiderstand. Fahren Sie also einen Pickup mit Heckklappeup ist das ideale Szenario.
Vortex Shedding
Diese Art von Wirbel verursacht typischerweise strukturelle Probleme, da die Intensität des Windaufbaus um Strukturen zum Versagen führt. Wenn ein schneller Wind mit der Außenfläche eines Gebäudes in Kontakt kommt, sammelt sich ein Winddruckaufbau an. Da WindkraftWenn es sich um eine dynamische Aktion handelt, erzeugt der an der Oberfläche eines Gebäudes erzeugte Druck auch Vibrationen. Wenn der maximale Winddruck hoch genug ist, können diese Vibrationen auf bestimmten Ebenen einer Struktur, an der die Windrichtung vorbeizieht, zu kleinen Erdbeben führen. Dies führt zu einem hohen Gebäudezu schwanken, und wenn keine dynamische Dämpfung vorgesehen ist, könnte die Struktur möglicherweise zusammenbrechen.
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Wirbelablösung ist eine oszillierende Strömung und tritt auf, wenn Luft an einem Staukörper vorbeiströmt. Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Wirbelablösungswiderstands besteht darin, eine stromlinienförmige Struktur zu entwerfen, damit eine aerodynamische Strömung erreicht werden kann. Eine andere Möglichkeit zur Verringerung der Ansammlung von Wirbelablösungen an Gebäudenist es, Oberflächenrauheit in Form von architektonischer Ästhetik wie Balkonen und hervorstehenden Fenstern einzuführen. Wenn der Windfluss mit diesen hervorstehenden Merkmalen in Kontakt kommt, wird der Windstrom in viel kleinere Winddrücke zerlegt, die manchmal vernachlässigbar sein können.
Wirbelringe
Wenn eine Luftblase den Kern des Wirbels einnimmt, bildet sich eine ringförmige Unterwasserblase. Die Ringblase und das umgebende Wasser drehen sich in a poloidal Art und Weise, wie sie sich durch das Wasser bewegen. Genau wie Vibrationen bewegt sich der Blasenring umso stabiler, je schneller er sich dreht. Wenn sich der Blasenring der Wasseroberfläche nähert, verringert sich die Geschwindigkeit der Blase und der Durchmesser nimmt zu.
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Ein Beispiel für die Bildung von Unterwasserwirbelringen ist die Blase von Delfinen oder Walen, die sich an der Oberfläche zu Ringen ausblasen. Rauchringe sind eine andere Art von Wirbel- oder Ringringen.
Spiralwirbel
Der Spiralwirbel ist eine der typischsten Arten von Wirbeln, da er sich überall dort bilden kann, wo ein schneller Wind vorhanden ist. Wenn beispielsweise ein Flugzeug landet oder startet, wird durch den Durchgang eines Wirbels ein riesiger Spiralwirbel gebildetFlugzeugflügel. Auf dem Foto unten wird roter Pulverstaub verwendet, um den von einem Flugzeug erzeugten Spiralwirbel zu visualisieren.
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Whirlpools
Ein Whirlpool ist ein aquatischer Wirbel, bei dem das Zusammentreffen entgegengesetzter Strömungen einen wirbelnden Wasserkegel erzeugt. Dies ist so ziemlich eine großformatige Version von Wasser, das in ein Bad oder einen Abfluss gesaugt wird.
Ein Whirlpool kann für Seeleute gefährlich sein, wenn die Drehung des Wassers stark wird. Obwohl es keine offiziellen Aufzeichnungen darüber gibt, dass große Schiffe von einem Whirlpool abgesaugt werden, ist dieser Wasserwirbel immer noch einer, auf den man achten muss.
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Wirbelwinde
Ein berüchtigtes Beispiel für einen Wirbelwind sind Tornados. Tornados entstehen, wenn sich an einer Stelle unterschiedliche Lufttemperaturen treffen und sich heftig drehen. Die sich drehende Luftsäule reagiert mit anderen Winden in großer Höhe und bildet einen Trichter. Eine WolkeFolglich bildet sich über dem Trichter, der den Tornado sichtbar macht. Obwohl Tornados auf der ganzen Welt auftreten können, produzieren bestimmte Gebiete einige der berüchtigtsten Tornados wie die Tornado- und Dixie-Gasse in Amerika. Tornados sind in der Regel zerstörerisch und können eine ganze Stadt auslöschenwo es durchgeht.
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Es gibt viele andere Arten von Wirbeln, von denen jeder seine eigene Form hat. Einige sind gefährlich, was beim Entwerfen von Strukturen berücksichtigt werden muss, und einige sind nur natürliche Phänomene, die keiner Handhabung bedürfen. Wirbel treten auch in aufWeltraum wie der Großer roter Fleck auf Jupiter, der Marsstaubteufel , die Nordpolares Sechseck des Saturn und der polaren Wirbel der Venus. Vielleicht ist die gruseligste Art von Wirbel die Form von Schwarze Löcher.