旋转的水是如何影响湍流的?

Question

我一直在研究旋转水和非旋转水的动力学。所以我把一个装满水的桶放在一个旋转的桌子上，等着它变成固体旋转。然后我往水里滴了几滴食用色素。我观察到染料垂直下沉到桶底，没有与水水平混合。我记得我的老师称之为二维乱流。然而，我找不到染料不能水平混合的原因。旋转的水有什么特别之处，能产生2D而不是3D的湍流?

实验完成后，我们加入了更多的染料。但现在我们用钢笔轻轻混合，形成湍流。然后我看到一些螺旋正在形成，所以水现在一定是水平混合了。但是为什么呢?旋转的水是如何影响湍流的呢?

Answer 1

染料垂直扩散，因为它有更高的密度。所以当你把染料从上面放进去的时候，它会往下走，尽管很慢。如果浮力更大，它就会漂浮起来。它确实水平扩散，但速度要慢得多。这可以表明，经过很长一段时间，水会变成染料的颜色。

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至于旋转对染料的影响，这是很复杂的。如果你在放染料之前就开始旋转，你就能得到泰勒列。放入不同的变量/改变关于坦克的不同的东西，你可以发现不同的现象(参见天气在坦克实验）.

你在实验中看到的叫做“剪切诱导扩散”。笔的移动会产生剪切，而这种剪切会增加扩散速率。我还认为产生的涡流有助于染料的扩散。