Диссипативная неустойчивость Кельвина-Гельмгольца и ее многоликие проявления в окружающей среде

Abstract

В обзоре рассмотрены условия возникновения и развития сдвиговой неустойчивости Кельвина-Гельмгольца (КГ) на границе раздела двух вязких потоков с разными плотностями и разными скоростями движения. Дана энергетическая трактовка возникновения ветровой неустойчивости в отсутствие и при наличии вязкости в средах. Указано, какие граничные условия должны быть использованы для адекватного описания неустойчивости КГ: непроницаемые или “перколяционные”. С применением “перколяционных” граничных условий исследовано развитие ветрового волнения поверхности воды, возникновение взрывных взаимодействий возмущений границы раздела воздушный поток-вода при учете их вязкостей, развитие сдвиговых неустойчивостей на контактной границе стальных образцов, когда граница нагружается косой ударной волной, а также сдвиговых неустойчивостей в металлах при их совместной прокатке в вакууме. Приведены примеры проявления неустойчивости КГ в окружающей среде. The review of the conditions for the occurrence and development of Kelvin-Helmholtz (KH) dissipative instability at the interface of two viscous flows with different densities and different rates of velocities is considered. The energetic interpretation of the wind instability in the absence and presence of viscosity in the media is made. The impermeable or "percolation" boundary conditions should be used to adequately describe the KH dissipative instability are specified. With the use of the "percolation" boundary conditions the development of the waves of the water’s indused by the wind, the development of explosive interactions of air-water flow perturbations with regard to their viscosity, the development of shear instabilities at the interface of steel samples, where the boundary is loaded with an oblique shock wave, and shear instabilities in metals at their joint rolling in a vacuum are investigated. The examples of manifestations of the KH dissipative instability in the environment are submitted. В огляді розглянуті умови виникнення й розвитку зсувної нестійкості Кельвіна-Гельмгольця (КГ) на границі розділу двох в’язких потоків з різними густинами й різними швидкостями руху. Дано енергетичне трактування виникнення вітрової нестійкості у відсутність, а також при наявності в'язкості в середовищах. Зазначено граничні умови, які повинні бути використані для адекватного опису нестійкості КГ: непроникні або "перколяційні". Із застосуванням "перколяційних" граничних умов досліджений розвиток вітрового хвилювання поверхні води, винивнення вибухових взаємодій збурень границі розділу повітряний потік-вода при врахуванні їх в’язкостей, розвиток зсувних нестійкостей на контактній границі сталевих зразків, коли границя навантажується косою ударною хвилею, а також зсувних нестійкостей у металах при їхній спільній прокатці у вакуумі. Наведено приклади прояву нестійкості КГ у навколишнім середовищі.