Чай для чаю та механіка рідини

Британці можуть не мати секретів від чаю, але шипіння чайника справді є. Дослідники з Кембриджського університету вивчили це питання та публікують свої висновки в журналі Physics of Fluids. Вони продемонстрували різні режими потоку пари, які видають звуки. Їх фізичні та математичні моделі можуть бути використані для вирішення проблем із шумом у сантехніці, вихлопних трубах та промислових трубах.

19 листопада 2013 \ 18:28

фізичні математичні моделі

Кембриджські дослідники дуже справедливі. Вони легко визнають, що не першими цікавляться свистом чайника: у 1854 р. Німецький фізик - нічийний досконалий - Карл Фрідріх Юліус Сондгаус вже зробив відповідні спостереження, наприклад щодо зміни частоти звук, що видається як функція потоку пари в свистку. Майже через століття лорд Рейлі, а за ним і інші фізики, відновив експерименти і почав пропонувати пояснення цього явища.

Але команда, яка опублікувала в 2013 році, хотіла докластися до її суті та детально з’ясувати, що може йти прямо у носику чайника щодня близько п’ятої години дня.

Варіації тону

Свисток на кінці носика чайника просто складається з 2 маленьких пластин з отвором і на невеликій відстані. Звук, створюваний струменем пари, виникає внаслідок взаємодії рідини і цієї структури. Дослідники побудували експериментальний пристрій для тестування різних свистків, оснащений датчиками потоку, мікрофонами (для вимірювань в безеховій камері) та комп’ютером для запису та аналізу даних. Завдяки цьому вони змогли спостерігати коливання тону, що випромінюється, залежно від потоку рідини, геометрії свистка та довжини сопла.

Нарешті, грунтуючись на теоріях механіки рідини, британці висвітлили роль нестабільності потоку у виданні звуків і навіть визначили фізичні та математичні моделі, що описують акустичну поведінку чайника, як функцію від числа Рейнольдса (що характеризує режим потоку в механіці рідини).

Потрібні додаткові дослідження, якщо ми хочемо по-справжньому передбачити амплітуду та частоту звуків у такій системі, погоджуються дослідники. Особливу увагу слід звернути на свисток, розміщений між двома трубами (і вже не в кінці труби), який буде більше схожий на певні промислові пристрої.