Bubble_ring
バブル環、又はトロイダル気泡は、水中で渦輪気泡がリング形状を形成し、渦の中心を占めています。空気の輪と近くの水は、水の中を移動するときにポロイダルに回転します。これは、柔軟なブレスレットを人の腕に巻いたときに回転するのと同じです。バブルリングの回転が速いほど、安定性が高まります。渦輪の物理学は、流体力学においてまだ活発に研究されています。 バブルボルテックスリングを生成するデバイスが発明されました。
バブルリング
コンテンツ
1 物理
1.1 浮力によって引き起こされるトロイダルバブル 1.2 キャビテーション気泡
2 クジラ目
3 人間のダイバー
4 用語の他の使用法
5 も参照してください
6 参考文献
7 その他の参考資料
8 外部リンク
物理
外部ビデオ
バブルリングタイムワープ-スローモーションで YouTube
バブルリングが上昇すると、渦度によって生成される下向きの揚力がバブルに作用して、浮力を打ち消します。これにより、気泡の速度が低下し、気泡の直径が大きくなります。外部水圧が低下すると気泡内の総体積が増加するにもかかわらず、リングは薄くなります。リングが数ミリメートルより薄くなると、バブルリングは球形のバブルのリングに断片化します。これは、プラトー・レイリー不安定性によるものです。気泡が特定の厚さに達すると、表面張力効果によって気泡の表面がゆがみ、気泡が別々の気泡に引き離されます。気泡の周りの流体の循環は、気泡をより長期間安定させるのに役立ち、プラトー・レイリー不安定性の影響を打ち消します。以下は、安定化項として循環を伴うプラトー・レイリー不安定性の方程式です。
ω2 （（ −k K 1（（ k ）。K 0（（ k ）。 ）。 [ （（ 1 − k 2 2 ）。 NS3
− 4π 24 ]
{ omega ^ {2} = left（{ frac {-ka 、K_ {1}（ka）} {K_ {0}（ka）}} right） left [（1-k ^ {2} a ^ {2}）{ frac {T} {pa ^ {3}}}-{ frac { Gamma ^ {2}} {4 pi ^ {2} a ^ {4}}} 右]}
こ ω
{ omega}
成長率です、 k {k}
波数です、 {a}
はバブルシリンダーの半径です。 {T}
は表面張力です Γ { Gamma}
循環です、そして
K（（ ）。
{K_ {n}（x）}
2番目の種類の次数の修正ベッセル関数です {n}
。いつ ω { omega}
が正の場合、気泡は循環により安定しています。 ω { omega}
が負の場合、表面張力の影響で不安定になり、破壊されます。循環は、気泡の速度と半径方向の膨張にも影響を及ぼします。循環は、半径方向の膨張率を下げながら速度を上げます。ただし、半径方向の膨張は、渦を伸ばすことによってエネルギーを拡散させるものです。乱流の水では不安定性がより早く発生しますが、穏やかな水では、ダイバーは気泡が破砕する前に1メートル以上の外径を達成できます。
浮力によって引き起こされるトロイダルバブル
気泡が上昇すると、気泡の上部と下部の圧力に差が生じます。気泡の底部の圧力が高いと、気泡の底面が上面よりも速く押し上げられます。これにより、気泡の中心を通って上昇する流体ジェットが作成されます。流体ジェットに十分なエネルギーがある場合、それは気泡の上部に穴を開け、気泡リングを作成します。気泡の中心を通って移動する流体の動きのために、気泡は回転し始めます。この回転により、流体が気泡の周りを移動し、トロイダル渦が発生します。流体界面の表面張力または液体の粘度が高すぎる場合、液体ジェットはより広くなり、気泡の上部に浸透しません。これにより、球形のキャップバブルが発生します。直径が約2センチメートルを超える気泡は、圧力差によりトロイダル形状になります。
キャビテーション気泡
キャビテーション気泡は、固体表面の近くにある場合、トーラスになることも表面から離れた領域では静圧が上昇し、高圧ジェットが発生します。このジェットは固体表面に向けられ、気泡を突き破ってトーラス型の気泡を短時間形成します。これにより、表面に損傷を与える可能性のある複数の衝撃波が発生します。
バブルリングは、矢印の方向にポロイダルに回転するドーナツのような形をした渦輪を形成します
バブルリングは、その最も内側が回転するのと同じ方向に移動します
水中ダイバーがバブルリングを吹く
スキューバダイバーは、バブルリングを吹きます
クジラ目
鯨類のような、シロイルカ、イルカとザトウクジラ、ブローバブルリング。イルカは時々複雑な遊び行動に従事し、娯楽のためのように思われる意図的にバブルリングを作成します。バブルリングの製造には、主に2つの方法が1つは一気に空気を水中に吹き込み、それを水面に上げてリングを形成することです。または、吸虫でトロイダル渦を作成し、このように形成されたらせん渦電流に気泡を注入します。その後、イルカはその作成を視覚的およびソナーで調べることがよく彼らは時々泡で遊んだり、泡のリングを歪めたり、元の小さな泡のリングを壊したり、くちばしを使って元のリングを2つの別々のリングに分割したりします。彼らはまた、彼らが作成した渦輪を噛むことを楽しんでいるように見えるので、彼らは多くの別々の通常の泡に破裂し、そしてすぐに表面に上昇します。イルカはまた、表面の空気の貯蔵所を使用することにより、吸虫とバブルリングを形成する能力を持っています。
バブルリングを吹くシロイルカ
ザトウクジラの バブルネットの航空写真
ザトウクジラは、魚を探すときに別の種類のバブルリングを使用します。彼らは、サラウンド学校の飼料魚を円形にバブルネットとにそれらを群れ餌ボール。
人間のダイバー
一部のスキューバダイバーやフリーダイバーは、特定の方法で口から空気を吹き出すことでバブルリングを作成できます。長いバブルリングは、激しい波などの乱流水中でも自然に形成される可能性が
用語の他の使用法
バブルリングからシャボン玉を吹く少年
「バブルリング」という用語は、他の文脈でも使用されます。シャボン玉を吹くための一般的な子供のおもちゃはバブルリングと呼ばれ、バブルパイプは喫煙を連想させるため、子供にとって悪い例であると認識される可能性があるため、長年使用されてきたバブルパイプのおもちゃに取って代わります。ソープサッドは、ソープサッドが入っているボトルのスクリューキャップにステムで接続されたリングに吊るされています。
も参照してください
カルーセル給餌
スモークリング
ボルテックスリングのおもちゃ
参考文献
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その他の参考資料
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外部リンク
コモンズには、バブルリングに関連するメディアが
イルカのバブルリング
イルカのバブルリング（ビデオ）
イルカがバブルリングを作って遊ぶ（ビデオ）
バブルリングのさまざまなビデオ BubbleRings.com
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