نقشهای هم رفت

دینامیک شاره‌ها مطالعه شارش، تراکم، تغییر شکل، انبساط و چسبندگی شاره‌ها (گازها و مایعات) است. درک شارش شاره‌ها در طراحی هواپیماها، کشتی‌ها، و موتورها، در پیش بینی وضع هوا، و در جست و جوی منابع جدید انرژی اهمیت
دوشنبه، 27 دی 1395
تخمین زمان مطالعه:
پدیدآورنده: علی اکبر مظاهری
موارد بیشتر برای شما
نقشهای هم رفت
نقشهای هم رفت

 

مترجم: زهرا هدایت منش
منبع:راسخون
 

دینامیک شاره‌ها مطالعه شارش، تراکم، تغییر شکل، انبساط و چسبندگی شاره‌ها (گازها و مایعات) است. درک شارش شاره‌ها در طراحی هواپیماها، کشتی‌ها، و موتورها، در پیش بینی وضع هوا، و در جست و جوی منابع جدید انرژی اهمیت دارد. زمینه‌های تخصصی پژوهش در فیزیک شاره‌ها مشتمل است بر مطالعه مکانیک آماری، نظریه جنبشی، ساختار و فیزیک عمومی گازها، مایعات و سایر شاره‌ها، و هم چنین برخی از جنبه‌های اساسی رفتار شاره‌ها در ارتباط با رشته‌هایی مانند ژئو فیزیک، اختر فیزیک، و زیست فیزیک. نمونه‌های این مباحث عبارتند از دینامیک مغناطو شاره، شاره یونیده، و فیزیک پلاسما، پدیده‌های موج شوک، فیزیک فرا صوت، پدیده‌های گازهای رقیق شده و لایه بالایی جو، جو شناسی فیزیکی، پدیده‌های ترابرد، هیدرو دینامیک، پدیده‌های لایه مرزی و تلاطم، فیزیک حالت مایع، و ابر شارگی.
بسیاری از نا پایداریهای هیدرو دینامیکی متفاوت منجر به نقشهای فضایی‌ای می‌شوند که در آنها سرعت شارش شاره تابعی تقریباً دوره‌ای از مکان است. این نقشها هم به صورت طبیعی حادث می‌شوند (برای مثال در «جاده‌های درون ابر» و در ساختار ظریف نوارهای مشتری) و هم در آزمایشگاه. نقشهای شاره‌ها فصل مشترکهای بسیاری با سایر نقشها، مثل دانه‌های برف دارند.
بررسی مسائل تشکیل نقشهای هیدرو دینامیکی مشکل است زیرا آنها غیر خطی هستند، یعنی این که پاسخ یک شاره به نیروی وادارنده ممکن است متناسب با نیرو نباشد. بنا بر این تلاش زیادی معطوف شده است به مطالعه یکی از ساده‌ترین سیستمها، یعنی حرکت هم رفت در لایه‌ای از شاره که میان مرزهای صلب محصور است و کمی از پایین گرم می‌شود. هنگامی که عدد ریلی – یعنی پارامتری که متناسب با اختلاف دمای دو طرف لایه است – از یک مقدار بحرانی تجاوز کند، نقشهایی از «اوله‌های» افقی پدید می‌آید که در آنها شاره متناوباً در جهت ساعت گرد و پاد ساعت گرد می‌چرخد و لایه را به طور افقی می‌پیماید. در مورد اندازه تقریبی لوله‌ها (تقریبا برابر با ضخامت لایه شاره) و هم چنین شرایطی که تحت آنها لوله‌ها پایدار هستند اطلاعات زیادی از کارهای نظری و تجربی گذشته به دست آمده است. اگر قطر لوله بسیار بزرگ یا بسیار کوچک باشد یا اگر عدد ریلی بسیار بزرگ باشد لوله‌ها خود نا پایدار می‌شوند و به صورت پاره‌های کوچک شارش در می‌آیند.
به هر حال پرسشهای حل نشده بسیاری وجود دارد. ساختار کلی نقش لوله‌ها چیست و چگونه با شکل ظرف رابطه پیدا می‌کند؟ چگونه اندازه لوله‌ها با عدد ریلی تغییر می‌کند؟ چگونه نقشها تحول می‌یابند؟ رفتار نا راستیها و تکینگیها در نقشها چگونه است؟ و سر انجام ارتباط میان نقشها و آغاز جریانهای تلاطمی، یا وابسته به زمان، چیست؟ بسیاری از دانشمندان تلاش می‌کنند به این پرسشها هم از جنبه نظری و هم از جنبه عملی پاسخ دهند.
در چند سال گذشته روشهای پردازش رقمی تصویرهای نقشهای شارش باعث تسهیل در به وجود آمدن نسل جدیدی از آزمایشها شده است. مثلاً آزمایشهایی که توسط آهلرز و کانل در دانشگاه کالیفرنیا در سانتاباربارا انجام شد نشان می‌دهد که نقشهایی که تقارن استوانه‌ای دارند در سلول استوانه‌ای پایدار هستند، اما نقشهایی با تقارن کمتر از این نیز پایدارند. شرایط اولیه در تعیین نقش واقعی‌ای که در این سیستمِ شدیداً غیر خطی حاصل می‌شود تأثیر عمده‌ای دارد. علاوه بر این، اختلاف قابل توجهی میان آزمایش و نظریه در مورد اندازه لوله بر حسب تابعی از عدد ریلی پیدا شد.
در یک بررسی دیگر، فرایند تحول از حالتهای اولیه پیچیده به نقشهای نهایی ساده‌تر توسط هوتمیکر، فرانکل، و گولاب در کالج هیور فورد مطالعه شد. این فرایند مدت زیادی، در حدود سی ساعت، طول کشید که عجیب می‌نمود. ظاهراً طول زمان رسیدن به حالت پایا را حرکت کند نا راستیها در نقش تعیین می‌کند؛ تقریباً به همان ترتیبی که حرکت نا راستیها در جامدات می‌تواند باعث تحول کُندِ خواص ترابردی بشود. حالت نهایی تحول نقش یک تا نیست.
مطالعه این پدیده‌ها با روش انتگرال گیری عددی از معادلات هیدرو دینامیکی، حتی با بزرگترین کامپیوترهای موجود، بسیار مشکل است. به این دلیل تلاشهای نظری بر معادلات مدل ساده شده‌ای متمرکز شده است که تصور می‌شود این معادلات، فیزیکِ لازم را در بر دارند و در عین حال به صورت عددی و تا حدی تحلیلی قابل بررسی هستند؛ تا اندازه‌ای به این دلیل که دو بعدی هستند و به تغییرات عمودی شارش، که اهمیت کمتری دارد، مربوط نمی‌شوند. آنها بسیاری از پدیده‌هایی را که در آزمایش مشاهده شده‌اند توضیح می‌دهند و مستقیماً نمایانگر اهمیت دیواره‌های جانبی ظرف شاره و شرایط اولیه در تعیین نقشهای نهایی و هم چنین مقیاس زمانی فرایند تحول هستند. در این زمینه به طور کلی در بررسیهای پدیده‌های غیر خطی می‌توان دید که اختلاف میان نظریه و تجربه، با اهمیت روز افزونی که به روشهای عددی داده می‌شود، کاهش یافته است.

تبلیغات در راسخون
ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
موارد بیشتر برای شما
اوباش صهیونیست خودروی کشاورزان فلسطینی را آتش زدند
play_arrow
اوباش صهیونیست خودروی کشاورزان فلسطینی را آتش زدند
روایت تلخ پسر شهیده افسانه عقیلا از لحظه شهادت مادر
play_arrow
روایت تلخ پسر شهیده افسانه عقیلا از لحظه شهادت مادر
سردار حسن‌زاده: برای مقابله با جنگ ترکیبی دشمن آماده‌ایم
play_arrow
سردار حسن‌زاده: برای مقابله با جنگ ترکیبی دشمن آماده‌ایم
مجید مجیدی روی سن جشنواره فیلم بوسان: کودکانمان را قطعه قطعه کردند
play_arrow
مجید مجیدی روی سن جشنواره فیلم بوسان: کودکانمان را قطعه قطعه کردند
سالن اجلاس سیکا هنگام سخنرانی رئیس رژیم صهیونیستی خالی شد
play_arrow
سالن اجلاس سیکا هنگام سخنرانی رئیس رژیم صهیونیستی خالی شد
آموزش در حیاط مدرسه به دلیل پوشیدن حجاب!
play_arrow
آموزش در حیاط مدرسه به دلیل پوشیدن حجاب!
تحقیر زلنسکی توسط یک خبرنگار + فیلم
play_arrow
تحقیر زلنسکی توسط یک خبرنگار + فیلم
ادعای تازه درباره درآمد ‌عادل فردوسی‌پور: پای ۱۵۰ میلیارد در میان است + فیلم
play_arrow
ادعای تازه درباره درآمد ‌عادل فردوسی‌پور: پای ۱۵۰ میلیارد در میان است + فیلم
سردار باقرزاده: اظهارات قطر درباره خلبانان ایرانی قانع‌کننده نبود + فیلم
play_arrow
سردار باقرزاده: اظهارات قطر درباره خلبانان ایرانی قانع‌کننده نبود + فیلم
ادعای وزیر امور خارجه آلمان علیه ایران: اروپا در تیررس ایران قرار دارد + فیلم
play_arrow
ادعای وزیر امور خارجه آلمان علیه ایران: اروپا در تیررس ایران قرار دارد + فیلم
حجت الاسلام خاموشی: دشمن با ما جنگ تمدنی دارد
حجت الاسلام خاموشی: دشمن با ما جنگ تمدنی دارد
ناو هواپیمابر آمریکایی «جورج اچ. دبلیو. بوش» در دریای عرب + فیلم
play_arrow
ناو هواپیمابر آمریکایی «جورج اچ. دبلیو. بوش» در دریای عرب + فیلم
سخنگوی ارتش گفت: پوشش پدافندی کشور نسبت به روزهای جنگ و قبل از آن بسیار تقویت شده است + فیلم
play_arrow
سخنگوی ارتش گفت: پوشش پدافندی کشور نسبت به روزهای جنگ و قبل از آن بسیار تقویت شده است + فیلم
اعتراف ناخواسته ترامپ به مشکل سلامتی‌اش: اوه، خودم را به دردسر انداختم + فیلم
play_arrow
اعتراف ناخواسته ترامپ به مشکل سلامتی‌اش: اوه، خودم را به دردسر انداختم + فیلم
واکنش سخنگوی ارتش به ادعاهای مکرر ترامپ درباره از بین رفتن پدافند هوایی ایران + فیلم
play_arrow
واکنش سخنگوی ارتش به ادعاهای مکرر ترامپ درباره از بین رفتن پدافند هوایی ایران + فیلم