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Patrones de flujo laminar de agua del grifo

Este es un sencillo experimento que cualquiera puede hacer en casa. Abrir el grifo para que el agua mantiene un flujo laminar, y la sección transversal de flujo es bastante delgada. Coloque el dedo 3-4 cm por debajo de la corriente. Una hermosa ola patrón similar se observa en la superficie de las corrientes de agua, cerca de la región de su dedo. Cambio de la posición de los dedos de los cambios de la "longitud de onda" de la ola.

La imagen adjunta muestra cómo hacer este experimento, aunque la resolución no es clara.

¿Cuál es la explicación para este fenómeno? Probablemente la más difícil pregunta sería si hay una intuitiva explicación para ello. Gracias!

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docscience Puntos 3691

Astuta observación, y muy interesantes fenómenos. Sé que es un hecho que la razón de la columna de agua se estrecha a medida que se pone más de la llave es debido a la aceleración de la gravedad y un aumento de la velocidad del fluido. La mayor es la velocidad, menor será la presión. Debido a que la presión fuera de todas partes a lo largo de la columna es esencialmente el mismo, la columna se ve obligado a un estrecho sección transversal más abajo en la columna - una vena contratola.

Pero como para la ondulación, sólo puedo ofrecer una hipótesis:

La presencia de su dedo provoca una repentina desaceleración de la velocidad y por lo tanto aumento de la presión conduce a una discontinuidad y una especie de circunferencia salto hidráulico. Algunas energía redirecciona el flujo radialmente a lo largo de la superficie de su dedo, pero la energía se disipa en la capa límite de la columna por encima de su dedo, generando superficie cilíndrica ondas que viajan en el más lento de la capa límite, a una corta distancia hacia arriba pero luego humedezca. Normalmente las olas de la superficie de uso de la gravedad como la fuerza de restauración, pero en este caso la restauración de las fuerzas puede ser la tensión superficial, las variaciones de presión o ambos.

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JokelaTurbine Puntos 775

¿Cuál es la explicación para este fenómeno?

"Martillo De Agua" https://en.wikipedia.org/wiki/Water_hammer

Hay un estudio de "Hasson y Peck", de 1964, que explica que "la distribución del Espesor de una hoja formada por afectar chorros." Es básicamente de Bernoulli la ecuación; "Velocidad -> presión -> velocidad" y, a continuación, simplemente la continuidad. Anouther buena fuente de información es el Libro "Zhang, Zhengji, Freistrahlturbinen" puede por suerte, vista previa de estas páginas en particular (53-54) aquí; http://www.springer.com/us/book/9783540707714 Es alemán, pero las ecuaciones y una imagen está ahí.

Cabe señalar que cuando la velocidad de flujo es lo suficientemente alta como estos "golpes de ariete" ondas de presión cant viajar hacia atrás. Por lo tanto, las olas son más grandes si la caída libre es más corta y se hacen más pequeños, y finalmente desaparece cuando la distancia y por lo tanto la velocidad aumenta.

Fenómeno muy similar es la "superficie Libre de ondulaciones" en MEL strucutres como explicó Hubert Chanson. O el FR = 1 - 1.73 salto Hidráulico. Estas ondulaciones después de este Salto es un poco diferente, la energía y la continuidad no se ha cumplido con el mismo waterlevel, de modo que la superficie debe hacer ondas en una manera de que la Energía y la continuidad avareges son otorgados.

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