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汽船在水里突然减速甚至“卡住”的缘故原由找到了

2020-07-19/ 长安新媒体/ 查看: 214/ 评论: 10

摘要来源CNRS翻译阿金审校戚译引是什么气力让船只在飞行历程中神秘地慢了下来,甚至停滞不前,哪怕引擎还在正常
 

来源 CNRS

翻译 阿金

审校 戚译引

是什么气力让船只在飞行历程中神秘地慢了下来,甚至停滞不前,哪怕引擎还在正常运转呢?该征象初次发明于 1893 年,1904 年得到了实验性描述,但是我们仍未完全理解的“死水”征象背后的秘密都。如今,一支由法国国度科学研究中心(CNRS)和普瓦捷大学(University of Poitiers)组成的跨学科团队初次解释了该征象:困在死水中的船速会产生变化,是由于波浪像升沉的传送带那样,让船在上面来往返回。该研究于 2020 年 7 月 6 日在《美国国度科学院院刊》(PNAS)发表。

银易配资网1893 年,挪威探险家 Fridtjof Nansen 在西伯利亚北部探险时履历了一种希奇的征象:他的船被一股神秘气力控制,速率慢了下来,他险些无法前行,更不要说恢复正常船速了。1904 年,瑞典物理学家和海洋学家 Vagn Walfrid Ekman 在实验室展示了盐水和淡水接壤处外貌下形成的波浪,这种波浪也组成了西伯利亚地域北冰洋的上层部门,和船相互作用,产生拖力。

这一征象被称为死水(dead water),产生在差别密度的水(盐度或者温度差别)交汇的地方,在全部的海洋中都能看到。据科学家观察,这会引发两种拖曳征象。起首是 Nansen 发明的产生波浪的拖力,它引发恒定的不正常低速;其次是Ekman 发明的产生波浪的拖力,其特性是被困船只中出现速率震荡波。死水征象产生的详细缘故原由仍然不得而知。CNRS 的 Prime 研究所和数学与应用实验室(隶属普瓦捷大学)的物理学家、流体力学专家实验解决这一谜题。起首,他们使用数学要领对差别的内波举行分类,并分析了亚像素级的实验图像。

银易配资网实验装置图。研究团队使用比平凡水槽更大的水槽,证实如果对船体施加侧向限定,比方参数设置太窄,或者加入口岸和船闸,就会加剧船的动态振动。图片来源:© Pprime (CNRS) & LMA (CNRS/Université de Poitiers)

研究表明,这些速率变化是由于水中产生了特定的波浪,就像升沉的传送带一样,让上面的船往返移动。科学家们也将 Nansen 和 Ekman 观察到的征象联合到一起。们表示,Ekman 发明的振荡区域只是暂时的,船终极会逃逸出来,到达恒定的 Nansen 速率。

银易配资网这一研究是大型项目的一部门,该项目旨在观察亚克兴战争(Battle of Actium,公元前 31 年)期间,埃及艳后克娄巴特拉的大型船队为什么败给了屋大维的弱小船队。是不是拥有海峡全部特性的亚克兴海湾用死水征象困住了埃及艳后的水师呢?

根据传说,这场战争的失败是由于“吸盘鱼”(也就是鮣鱼)牢牢吸住了埃及船队,让它们转动不得。以是,我们现在有了另一个假设来解释这场著名的败战了。

论文信息

银易配资网【论文标题】The dual nature of the dead-water phenomenology: Nansen versus Ekman wave-making drags

银易配资网【论文作者】Johan Fourdrinoy, Julien Dambrine, Madalina Petcu, Morgan Pierre, and Germain Rousseaux

【发表时间】2020年7月8日

【发表刊物】PNAS

【论文编号】10.1073/pnas.1922584117

【论文链接】http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1922584117

银易配资网【论文择要】A ship evolving in a stratified fluid is sometimes slowed down in comparison to a homogeneous case. This dead-water phenomenon was reported by the Norwegian explorer Fridtjöf Nansen during his North polar expedition in 1893. The physicist and oceanographer Vagn Walfrid Ekman was the first to study in the laboratory the physical origin of dead-water phenomenon in 1904: at the interface between saline water and freshwater, internal gravity waves appear, propagate, and generate a wave-making drag. Here we show that the velocity oscillations of pulled ships models à la Ekman caught in dead water are due to a transient internal dispersive undulating depression produced during the initial acceleration of the ship that we predict with a linear analytical model.

原文链接:

http://phys.org/news/2020-07-dead-water-phenomenon.html


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