Дарвиновский дрейф

Дарвиновский дрейф – в конце анимации – из-за прохождения твердой сферы согласно потенциального потока теории . Темно-синяя линия представляет собой временную шкалу : линию жидких участков, движущихся во времени и деформированных прохождением сферы. Временная шкала проходит через ось симметрии потока. Оранжевые точки — это дрифтеры, соединенные линией пути , то есть путем, по которому следуют отдельные пакеты жидкости, когда мимо проходит сфера.
Обратите внимание, что частицы жидкости также могут двигаться вверх при прохождении тела.
Увеличенную версию этой анимации можно найти здесь (15 МБ), показывающую, например, линии обтекания .

В гидродинамике пакет дарвиновский дрейф относится к явлению, при котором жидкости постоянно смещается после прохождения тела через жидкость, причем жидкость находится в покое вдали от тела.

Рассмотрим плоскость частиц жидкости, перпендикулярную направлению вектора постоянной скорости тела , задолго до прохождения тела. При прохождении тела частицы жидкости движутся согласно лагранжевому движению . Далеко после прохождения тела порции жидкости постоянно смещаются. Объем между начальной плоскостью жидких пакетов и поверхностью, состоящей из положений пакетов спустя долгое время после прохождения тела, называется дрейфовым объемом Дарвина .

Явление названо в честь сэра Чарльза Гальтона Дарвина , который в 1953 году доказал, что объем дрейфа, умноженный на плотность жидкости, равен добавленной массе тела. – известная как теорема Дарвина .

Как показали Имс и Макинтайр в 1999 году, дрейф Дарвина (при прохождении тела через жидкость, в противном случае находящуюся в состоянии покоя) и дрейф Стокса (при движении жидкости, связанном с поверхностными волнами ) тесно связаны между собой.

Примечания

Дарвиновский дрейф (A, B и C) и траектории движения частиц (D, E и F), полученные на основе измерений PIV при прохождении пары вихрей . Это изображение взято из работы Дабири (2005) , рисунок 6.

Ссылки

• Бенджамин, Т. Брук (1986). «Примечание о добавленной массе и сносе». Журнал механики жидкости . 169 : 251–256. Бибкод : 1986JFM...169..251B . дои : 10.1017/S0022112086000617 . S2CID   121871172 .
• Камасса, Р.; Маклафлин, Р.М.; Мур, Миннесота; Вайдья, А. (2008). «Брахистохроны в потенциальном потоке и связь с теоремой Дарвина». Буквы по физике А. 372 (45): 6742–6749. Бибкод : 2008PhLA..372.6742C . doi : 10.1016/j.physleta.2008.06.093 .
• Дабири, ДЖО (2005). «Об оценке плавательных и летающих сил по измерениям следа». Журнал экспериментальной биологии . 208 (18): 3519–3532. CiteSeerX   10.1.1.396.5306 . дои : 10.1242/jeb.01813 . ПМИД   16155224 . S2CID   1384219 .
• Дарвин, Чарльз (1953). «Записки по гидродинамике». Математические труды Кембриджского философского общества . 49 (2): 342–354. Бибкод : 1953PCPS...49..342D . дои : 10.1017/S0305004100028449 . S2CID   123520274 .
• Имс, И.; Макинтайр, Мэн (1999). «О связи дрейфа Стокса и дрейфа Дарвина». Математические труды Кембриджского философского общества . 126 (1): 171–174. Бибкод : 1999MPCPS.126..171E . CiteSeerX   10.1.1.205.7355 . дои : 10.1017/S0305004198003223 . S2CID   7462124 .
• Имс, И.; Белчер, SE; Хант, JCR (1994). «Дрейф, частичный дрейф и предложение Дарвина» (PDF) . Журнал механики жидкости . 275 : 201–223. Бибкод : 1994JFM...275..201E . дои : 10.1017/S0022112094002338 . S2CID   122808631 .
• Фалькович, Г. (2011). «§1.3.4 Квазиимпульс и индуцированная масса». Механика жидкости (Краткий курс для физиков) . Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-107-00575-4 .
• Йи, Цзя-Шун (1985). «Новые выводы теоремы Дарвина». Журнал механики жидкости . 152 : 163–172. Бибкод : 1985JFM...152..163Y . дои : 10.1017/S0022112085000623 . S2CID   119897752 .
• Йи, Цзя-Шун (1997). «Эволюция дарвиновского дрейфа». Журнал механики жидкости . 347 (1): 1–11. Бибкод : 1997JFM...347....1Y . дои : 10.1017/S002211209700654X . S2CID   120543104 .