Вихревая модель Букреева
Ответить
Букреев
Участник
Баланс:278
 
Сообщения: 31
Регистрация: 18.03.2020

Силы, действующие в торнадо

Букреев » 19.03.2020 10:23

+
2
-
Любой вихрь, в том числе и вихрь Бенара, является стабильным объектом. А как известно, при любом вращении возникает центробежная сила, которую и используют центрифуги разнообразного вида. Следовательно для того чтобы вихрь являлся стабильным объектом, он должен самостоятельно формировать центростремительную силу, которая должна быть больше величины центробежной силы. Формирование центростремительной силы вихрем Тейлора мы уже рассмотрели.

Но как центростремительную силу может формировать торнадо, в котором скорость вращения хобота существенно больше скорости вращения на его периферии? При этом чем больше диаметр торнадо, тем больше его мощность, и тем большие разрушения он делает. А разрушает не вихрь в целом, а только его хобот. Т.е. в наиболее мощных торнадо наблюдается и наибольшая скорость вращения хобота (которая так и не была замерена из-за поломки приборов; скорость же оценивают по нанесённым торнадо разрушениям). И хобот торнадо вроде бы должен формировать центробежную силу большой величины, которая вроде бы должна его разрушить. Но хобот торнадо и его периферия содержат разные множества элементов, которыми являются элементарные вихри. Т.е. эти множества несоизмеримы и методами современной математики функции на одном множестве нельзя выразить через функции второго множества. И соответствующей математики не существует.

Тем не менее, выход всё же существует. Для качественного описания торнадо воспользуемся благодеянием природы, позволяющим привести к «общему знаменателю» несравнимые величины из двух множеств разной мощности (множества элементарных вихрей хобота и множества элементарных вихрей периферии). Природа о нас позаботилась, произведя преобразование параметров внутреннего потока торнадо в вид, измеримый для наружного потока. Ведь в основании вихря элементарные вихри приобретают свойства необходимые для перехода во внутренний поток. Т.е. они принимают скорости осевого движения и скорости вращения необходимые для внутреннего потока. Но эти величины соответствуют мере множества элементарных вихрей внешнего потока. И только приобретая вертикальное направление движение при попадании во внутренний поток, элементарные вихри приобретают свойства характерные для него. Т.е. в основании вихря элементарные вихри, двигающиеся в горизонтальном направлении, характеризуют параметры внутреннего потока с позиции наружного потока.

Поэтому на вполне законных основаниях мы можем приписывать основанию вихря свойства внутреннего потока вихря Бенара и искать зависимости между параметрами внутреннего и наружного потоков. И говоря о скорости осевого движения и о скорости вращения внутреннего потока мы будем иметь в виду скорость осевого движения и скорость вращения элементарных вихрей основания в пределах периферийного потока вихря Бенара (в том числе и торнадо).

Осевая скорость движения внутреннего потока больше осевой скорости наружного потока. Поэтому мы можем сказать, что внутренний поток вращается относительно наружного потока. Элементарные вихри и внутреннего, и наружного потока имеют скорость вращения как в осевом, так и в тангенциальном направлении. И вращаются элементарные вихри обоих потоков в противоположном направлении как в осевом, так и в тангенциальном направлении. И ежу понятно, что в месте контакта вихри катятся друг по другу. Но скорость вращения элементарных вихрей внутреннего потока больше скорости вращения элементарных вихрей наружного потока. Возникающая сила трения скольжения направлена по оси. Поэтому противодействующая сила направлена по радиусу и смещена в направлении вращения. А т. к. осевая скорость вращения элементарных вихрей внутреннего потока больше осевой скорости наружного потока, то противодействующая сила имеет центростремительный характер.

Закон сохранения момента количества движения требует, чтобы внешний поток, имеющий меньшую скорость осевого движения, обладал большей величиной тангенциальной скорости вращения. Повторяя же рассуждения предыдущего абзаца мы выясним, что тангенциальное направление вращения элементарных вихрей порождает центробежную силу. И тот же закон сохранения момента количества движения требует, чтобы величина центростремительной силы была равной величине центробежной силы. Но внутренний поток имеет осевую скорость движения, которая принудительно увеличивает тангенциальную скорость вращения элементарных вихрей внутреннего потока. А мы выяснили, что противодействующую силу порождает разность тангенциальных скоростей вращения внутреннего и наружного потоков. Наличие осевой скорости движения внутреннего потока уменьшило разность скоростей вращения в тангенциальном направлении элементарных вихрей внутреннего и внешнего потоков, что уменьшило и величину центробежной силы. Поэтому в вихре Бенара величина центростремительной силы всегда больше величины центробежной силы.

Т.е. на внутренний поток со стороны внешнего потока постоянно действует разница этих сил. Применяя правило прецессии найдём, что на внутренний поток действует сила в направлении его движения.

Букреев В.С.
https://bvs1940.wixsite.com/mysite/sily ... -v-tornado
Поделиться:

Ответить    ПОМОЩЬ по форуму!