Darwin drift
Darwin drift – i slutet av animationen – på grund av passagen av en stel sfär, enligt potentiell flödesteori . Den mörkblå linjen är en tidslinje : en rad flytande paket som följs i tiden och deformeras av sfärens passage. Tidslinjen passerar genom flödets symmetriaxel. De orange prickarna är slingor som är förbundna med en bana , dvs den väg som enskilda vätskepaket följer när sfären passerar förbi. Observera att vätskepaket också kan röra sig uppåt under passagen av kroppen. En större version av denna animation finns här (15 MB), som visar t.ex. strömlinjer .
Inom vätskedynamik hänvisar Darwin-drift till fenomenet att ett vätskepaket permanent förskjuts efter att en kropp passerat genom en vätska - vätskan är i vila långt borta från kroppen .
Betrakta ett plan av vätskepaket vinkelrätt mot riktningen för kroppens konstanta hastighetsvektor , långt före kroppens passage. Under kroppens passage rör sig vätskepaketen, enligt deras lagrangiska rörelse . Långt efter kroppens passage förskjuts vätskepaketen permanent. Volymen mellan vätskepaketens initiala plan och ytan som består av paketpositionerna långt efter kroppens passage kallas Darwindriftvolymen .
Fenomenet är uppkallat efter Sir Charles Galton Darwin , som bevisade 1953 att driftvolymen multiplicerad med vätskedensiteten är lika med kroppens tillagda massa – känd som Darwins teorem .
Som visades av Eames och McIntyre 1999, är Darwin-drift (genom att en kropp passerar genom en vätska som annars är i vila) och Stokes-drift (i den flytande rörelse som är förknippad med ytvågor ) nära besläktade.
Anteckningar
- Benjamin, T. Brooke (1986). "Anmärkning om tillsatt massa och drift". Journal of Fluid Mechanics . 169 : 251-256. Bibcode : 1986JFM...169..251B . doi : 10.1017/S0022112086000617 .
- Camassa, R.; McLaughlin, RM; Moore, MNJ; Vaidya, A. (2008). "Brachistokroner i potentiellt flöde och kopplingen till Darwins teorem". Fysik Bokstäver A . 372 (45): 6742–6749. Bibcode : 2008PhLA..372.6742C . doi : 10.1016/j.physleta.2008.06.093 .
- Dabiri, JO (2005). "Om uppskattning av sim- och flygkrafter från vakmätningar". Journal of Experimental Biology . 208 (18): 3519–3532. CiteSeerX 10.1.1.396.5306 . doi : 10.1242/jeb.01813 . PMID 16155224 . S2CID 1384219 .
- Darwin, Charles (1953). "Anmärkning om hydrodynamik". Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society . 49 (2): 342–354. Bibcode : 1953PCPS...49..342D . doi : 10.1017/S0305004100028449 .
- Eames, I.; McIntyre, ME (1999). "Om kopplingen mellan Stokes drift och Darwin drift". Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society . 126 (1): 171–174. Bibcode : 1999MPCPS.126..171E . CiteSeerX 10.1.1.205.7355 . doi : 10.1017/S0305004198003223 .
- Eames, I.; Belcher, SE; Hunt, JCR (1994). "Drift, partiell drift och Darwins förslag" (PDF) . Journal of Fluid Mechanics . 275 : 201–223. Bibcode : 1994JFM...275..201E . doi : 10.1017/S0022112094002338 .
- Falkovich, G. (2011). "§1.3.4 Kvasimomentum och inducerad massa". Fluid Mechanics (En kort kurs för fysiker) . Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-00575-4 .
- Yih, Chia-Shun (1985). "Nya härledningar av Darwins teorem". Journal of Fluid Mechanics . 152 : 163–172. Bibcode : 1985JFM...152..163Y . doi : 10.1017/S0022112085000623 .
- Yih, Chia-Shun (1997). "Evolution av darwinistisk drift". Journal of Fluid Mechanics . 347 (1): 1–11. Bibcode : 1997JFM...347....1Y . doi : 10.1017/S002211209700654X .