以下文章来源于神奇的流体 |那些美如画的流体现象

以下文章来源于神奇的流体 , 作者宫华胜 。
本文为读者展示那些引起高度舒适的流体现象 。
美妙的涡环
两个稳定的水泡碰撞形成美妙的涡环 。
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图|水泡碰撞
实现水泡的稳定碰撞绝非易事 , 其制造者花费了4年时间才实现了图中效果 。
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稳定水泡和涡环的形成 , 与染料的密度、水/染料温差、水浊度、水湍流度、活塞的排量、射击速度等有关 。
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图|涡环
气球爆破
说到气球爆破 , 首先想到的就是爆破美学了
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图|上方箭穿水球
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图|中间箭穿水球
对于非牛顿流体 , 冲击力作用下的爆破效果大不相同 。
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图|炮击非牛顿流体
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图|炮击一般流体
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图|球拍猛击水球
水流驻波与行波
行波:传播过程中 , 波峰和波节位置朝着一个方向推移 。
驻波:波峰和波节位置固定 , 相当于一个停滞在原地的波 。
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图|驻波水流
行波和驻波水流是让水管出水口以某一频率激振而产生的 , 即改变出口水流的流动方向 。
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图|水波产生原理
原理:
1、水管的激振频率与摄像机帧速相同时 , 驻波形成;
2、激振频率略低于摄像机帧速时 , 向前行波形成 , 反之形成向后行波 。
水波振形与激振源幅值和频率有关 。
激振频率不变 , 改变幅值
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图|驻波幅值变化
略增激振频率 , 形成向前行波
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图|向前行波
略减激振频率 , 形成逆流而上的向后行波
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图|向后行波
汽车向前行驶过程中 , 车轮转向看上去有时顺时针、有时静止、有时逆时针 , 这与水流的“驻波”和“行波”原理是一样的 , 都是“视觉惹的祸” 。
另外 , 下图水流的“静止”从非严格物理意义上来讲却是一种真实存在的 。
图|层流水流
这种水流处于“层流”状态(物理上为非时变状态 , 即水流的空间状态不随时间变化) , 虽然也在不停地向下流动 , 但与视觉上的驻波和行波却完全不同 。
生活中美如画的流体现象很多 , 需要你我共同发掘 。
#动画来源:
[1]涡环:https://www.youtube.com/watch?v=EVbdbVhzcM4
[2]箭穿气球:https://www.youtube.com/watch?v=y2ucS6NorPE和https://www.youtube.com/watch?v=GQC_7h-ODXM
[3]球拍拍打:https://www.youtube.com/watch?v=yDKkRHwhrbg
[4]非牛顿流体爆破:https://www.youtube.com/watch?v=Sl0BHueSjvA&t=291s
[5]驻波:https://www.youtube.com/watch?v=uENITui5_jU
[6]层流水柱:https://www.youtube.com/watch?v=5iyyUbCLEw8