Русская Матрёшка и полости капель в потоках воды

Русская Матрёшка и полости капель в потоках воды

Раскрыть тайну динамики движения жидкости решила группа учёных американского Университета штата Юты (USU). На протяжении года исследователи работали с каскадами воды, падающими в резервуары. Ставилась единственная цель: разгадка физики уникальных подводных образований. Такие явления американцы по неизвестной причине ассоциируют с куклой «Матрёшка» — традиционным русским сувениром, снискавшим популярность у иностранцев.

Русская Матрёшка в исследованиях американцев

Проведённые исследования опубликованы на страницах журнала «Journal of Fluid Mechanics» (Журнал механики жидкости). Там исследователи лаборатории «Splash Lab», что действует на базе USU, описывают процессы.

В частности, учёные подробно описали явление, каким образом часто падающие капли воды изменяют поверхностную структуру бассейна. Каким образом формируются полости воздуха под толщей воды. Ведущий исследователь — Натан Спейрс (Nathan Speirs), отметил:

Когда поток капель воздействует на поверхность, этим потоком подтягивается воздух и таким образом формируется воздушная полость. Образованные формы полостей изменяются. Деформация напрямую сопоставима с диаметром капли и скоростью падения.

Если непрерывный поток воды (струйный поток) выливается на поверхность бассейна, получается цилиндрическая форма полости — глубокая и узкая.

При медленной последовательности падения на поверхность бассейна, формируются отдельные полости, исчезающие ещё до момента выпадения следующей капли.

Между тем команда исследователей «Splash Lab» ставила перед собой цель определить, что происходит именно при быстрой последовательности воздействия на поверхность.

Результатом опытов зафиксировано появление уникальной кавитационной каверны, внешне напоминающей ребристое образование.

При условии частого воздействия и попадании капель строго в определённую точку, создаются плоскости, вложенные одна в другую. Каждая последующая капля формирует индивидуальную полость в области основания предыдущей.

Определение пороговой разницы высокой и низкой частот падения стало ключевой частью результатов исследования. Сами организаторы мероприятия утверждают, что до сих пор не было известно число, определяющее эти границы.

Так, американские учёные сделали своего рода научное открытие – определили заветное число порога чувствительности.

Число границ чувствительности — «Матрёшка»

Отныне определить порог чувствительности на основе открытого безразмерного числа, которое американские учёные почему-то назвали числом «Матрешки» сможет любой желающий.

При условии числа «Матрёшки» меньше единицы, капельная полость исчезает, не дожидаясь прихода следующей капли. Если же число «Матрёшки» выше единицы, остаётся высокой вероятность образования вложенных полостей.

Таким образом, русская «Матрёшка» открывает новые возможности для повседневной американской жизни. Издавна определено: струи жидкости переходят в поток капель, будучи на расстоянии нескольких сантиметров от источника струи.

Поэтому когда обычные ежедневные сбросы: вода из крана кухонной раковины или поток туалетного смывочного бачка воздействуют на общий бассейн воды, потоки капель создают образования, похожие на те, которые изучили в лаборатории USU.


На основе материалов: Utah State University


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *