那些美如画的流体现象

2019-07-19  涂鸦吧

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。

那些美如画的流体现象

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。

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,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。

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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。


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


原文标题:那些美如画的流体现象[系列1]

来源:神奇的流体

编辑:Shiny

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