VORTEX RINGS
ВИХРЕВЫЕ КОЛЬЦА (или ТОРОИДАЛЬНЫЕ ВИХРИ)
Karim Shariff, Anthony Leonard
1992
Объяснить интерес инженеров к вихревым кольцам можно тем, что кавитирующие кольца, возникающие при подводном бурении (Chahine & Genoux 1983), потенциально могут быть использованы для борьбы с возгораниями на нефтяных скважинах (Akhmetov 1980), или тем, что с их помощью моделируются нисходящие потоки воздуха, представляющие опасность для воздушных судов (Lundgren et al 1991). Для физика интерес обусловлен тем, что вихревые кольца (и спиральные вихри, и изгибные волны) считаются инвариантными структурами и, следовательно, кандидатами в «элементарные возбуждения» при турбулентности; также можно вспомнить, что ускоряющиеся ионы гелия в сверхтекучем состоянии формируют вихревые кольца (Rayfield & Reif 1963). Естествоиспытатель подумает о пузырях в форме вихревых колец, которые для развлечения выдувают дельфины и проплывают сквозь них (Lundgren & Mansour 1991) и о том, как капли, падая в стакан с водой, принимают форму все тех же колец. Все эти проявления вихревых колец очаровывают нас, но главная задача изучения феномена заключается в другом. Необходимо лишь обратиться к работам прошлого века, базирующимся на теории Кельвина об атомах – кольцевых вихрях, или к работам двадцатилетней давности, в которых иногда высказывалось предположение о том, что вихревые кольца играют роль в резком усилении загрязнения бытовыми отходами, чтобы увидеть, что с течением времени важнейшими остаются чисто гидродинамические результаты, относящиеся к поведению вихрей, и специфические примеры, улучшающие наше интуитивное понимание данного феномена. Таким образом, вихревые кольца нужны для осознания различных аспектов вихревого движения, чему способствуют четкость его проявления, легкость генерации и исследования, отсутствие краевых эффектов, чего нельзя сказать о других структурах.