Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Onderzoek helpt aantonen hoe turbulentie kan optreden zonder traagheid

Turbulentie kan inderdaad optreden zonder traagheid. Traagheid is de neiging van een object om veranderingen in zijn beweging te weerstaan, maar turbulentie kan voortkomen uit interne vloeistofinstabiliteiten zonder dat er een massief object nodig is om de verstoring te veroorzaken. Twee mechanismen die turbulentie kunnen genereren zonder traagheid zijn:

1. Kelvin-Helmholtz-instabiliteit:Deze instabiliteit ontstaat wanneer twee vloeistoflagen met verschillende dichtheden of snelheden langs elkaar stromen. Het verschil in snelheid en richting creëert een schuifkracht op het grensvlak tussen de lagen, wat kan leiden tot de ontwikkeling van golven. Als de golven voldoende groot worden, kunnen ze breken en turbulentie veroorzaken.

2. Rayleigh-Taylor-instabiliteit:deze instabiliteit treedt op wanneer een dichtere vloeistof boven een minder dichte vloeistof in een zwaartekrachtveld wordt geplaatst. De zwaartekracht die op de dichtere vloeistof inwerkt, zorgt ervoor dat deze zinkt en de minder dichte vloeistof opstijgt, wat leidt tot de vorming van onstabiele dichtheidsgradiënten. Deze gradiënten kunnen kleine verstoringen versterken en uiteindelijk uiteenvallen in turbulente stroming.

Zowel Kelvin-Helmholtz- als Rayleigh-Taylor-instabiliteiten kunnen optreden zonder dat er enige externe kracht of object is die de turbulentie veroorzaakt. Het zijn puur vloeistofdynamische verschijnselen die voortkomen uit de interacties tussen de vloeistoffen onderling.