Текст:Николай Кириленко:Вихревая концепция

Вихрь – вращающееся движение элементов объёма вокруг оси (движение жидкости, газа, физического вакуума и др.).

Завихрённость – свойство движения, при котором в среде существуют вихри.

Введение[править | править код]

Наблюдения над вихрями и размышления об их удивительных свойствах, побудили знаменитого французского философа и математика Рене Декарта (1596—1650) положить вихревое движение в основу объяснения всего наблюдаемого мира.

Родоначальником теории вихревого движения считается Г. Гельмгольц, который опубликовал в 1858 году свою работу «Об интеграле гидродинамических уравнений, соответствующих вихревому движению», в которой он впервые дал формулировку теоремы сохранения вихрей. По этой теореме, при возникновении сил, которые удовлетворяют закону сохранения энергии, нельзя создать или исключить существующий вихрь, тем более изменить напряжение последнего. Появление и исчезновение вихрей, которые наблюдаются в природе, полностью определяются пассивными силами трения (вязкости). Только при помощи данных сил образуется вихрь, и только они способны заставить образовавшийся вихрь затухнуть.

Гельмгольц открыл правило определения скоростей движения вихревых шнуров, которые находятся в идеальной несжимаемой жидкости, и тех частей жидкой массы, в которых отсутствуют вихри. Также изучал движение вихрей, которые ограничены стенками. В своих исследованиях движения двух параллельных вихрей в идеально несжимаемой жидкости Гельмгольц выявил, что плоскость, которая делит расстояние между парой вихрей с равными по величине напряжениями (равными по знаку) можно принимать за стенку в том случае, если она перпендикулярна к указанному расстоянию. Вихрь должен двигаться параллельно данной стенке, а эффект данной стенки сводится к эффекту, который описывает форму вихря, если стенку визуально представить, как зеркало.

Работы, которые появились после 1853 года, были расширением и обобщением основополагающих результатов, полученных Гельмгольцем.

Уильям Томсон (лорд Кельвин) – один из создателей вихревой динамики девятнадцатого столетия, построил свою вихревую теорию атомов, занимался изучением кольцеобразных вихрей.

В 1894 году Н.Е. Жуковский, пользуясь методикой конформного изображения, решил задачу о движении вихря рядом с острием клина, который погружен в жидкость. Проанализировав траекторию вихря, учёный выяснил, что вихревой шнур всегда уклоняется при поднесении к нему ножа. В будущем Жуковский выдвинул теорию «присоединенных» вихрей, что позволило создать фундаментальное правило для большинства приложений.

Со становлением и развитием авиации учёные углубились в изучение вихревых образований при обтекании твердых тел, так как самолёт должен обладать хорошими аэродинамическими характеристиками. В данных разработках особое внимание уделялось научным трудам Кармана и Н.Е. Жуковского. Особое внимание авиастроителей привлекла вихревая дорожка Кармана. Также существует научный труд А.А. Фридмана «Опыт гидродинамики сжимаемой жидкости» и «О вихрях в жидкости с меняющейся температурой», в которых раскрывается задача движения вихрей в сжимаемой жидкости.

Многие задачи вихревого движения ждут своего решения. К ним относятся задачи о проблеме образования, структуре и энергетике газовых вихрей, теория пограничного слоя, хотя в этой области сделано немало, и ряд других.

В изучении поведения вихрей было сделано много и в будущем это станет основой при разработке эфиродинамических теорий строения материи. Актуальность вихревого и винтового движения газов возрастает с каждым днём и это даёт место такой науке, как эфиродинамика, для которой данная область представляет особое значение.

Вихри[править | править код]

Завихрение – одна из основных форм движения текучей среды, связана с отрывом и кручением потока. Структура и размеры завихрений разнообразны.

Вихри – основа мироздания. Космос это бурлящий океан вихрей – наша галактика, солнечная система, планета и др. Вибрация атомов создаёт эфирный вихрь, взмах крыльев создает воздушный кольцевой вихрь. А вся сложность форм заключается в многообразии их сочетаний.

Вихри образуются в технических сооружениях, устройствах, механизмах, а также в реках, океанских течениях, атмосферных потоках… Они могут быть помощниками, как, например, при создании подъёмной силы самолётов, но могут быть и врагами, порождая разрушительные явления огромной мощности, такие как ураганы, смерчи, торнадо, циклоны.

Из-за обтекания у самолётов начинается флаттер – вибрация крыла, при истекании газов из сопла вибрирует ракета. Это связано с циклом образования и распада вихрей. Разрушение вихрей может происходить на крыльях сверхзвуковых самолётов и транспортных космических кораблей, обычно имеющих треугольную форму. Такие крылья генерируют на подветренной стороне вихревые системы, благодаря чему их подъёмная сила увеличивается при больших углах атаки (наклоне крыла к линии полета). Подъёмная сила возникает за счёт потока воздуха в циркулирующем пограничном слое.

Когда птица взмахивает крыльями, она генерирует под собой кольцевой вихрь, который движется вслед за крыльями. Вихрь это инертный сгусток воздуха, он имеет массу и плотность, большую, чем остальной воздух. Птица опирается на него, опуская крыло плавно, так чтобы не разрушить его, и позволяет имеющемуся внутри вихря потоку толкать себя. Можно сказать, что птица, опуская крыло, отбрасывает вихрь как реактивную массу, прежде сгенерировав её взмахом.

В вихревом следе, образующемся при обтекании воздушным потоком самолётного крыла, присутствуют вихревые структуры.

Венгерский учёный Карман был первым, кто в 1911 г. обнаружил образование особой последовательности вихрей (дорожка Кармана) при обтекании кругового цилиндра, ось которого перпендикулярна встречному потоку, и описал условия её формирования.

Вихри возникают в турбореактивных двигателях, в трубопроводе с переменным сечением, в разветвлённых трубах. Вихревые токи (токи Фуко) – электрические токи, возникающие вследствие электромагнитной индукции в проводящей среде при изменении пронизывающего её магнитного потока. Увеличение эффективности сгорания автомобильного топлива достигается за счёт создания вихревых колец, благодаря которым топливо распределяется в цилиндре двигателя не так, как при обычном впрыске.

Некоторые примеры вихрей:

- вихрь – порывистое круговое движение ветра;

- смерч-вихрь – вертикальные вихри, которые образуются в результате подъёма более нагретого воздуха от поверхности земли;

- пыльный (песчаный) вихрь – вихревое движение воздуха, возникающее у поверхности земли днём в малооблачную (обычно жаркую) погоду при сильном прогреве земной поверхности солнечными лучами;

- полярный вихрь – элемент циркуляции земной атмосферы в приполярных районах Земли;

- тороидальный вихрь – явление, при котором область вращающейся жидкости или газа перемещается через ту же самую или другую область жидкости или газа, когда картина течения принимает форму тороида;

- вихри в океане – круговые движения океанской воды.

Вихревая динамика[править | править код]

Развитие и применение вихревых технологий в энергетике основано на ряде принципиальных особенностей вихревого движения сплошной среды, таких как: формирование концентрированных вихрей типа вихревых нитей; взаимодействие и распад вихрей; нестационарные явления, включающие в себя разнообразные неустойчивости и прецессию вихревого ядра; интенсивная турбулизация; проявление массовых сил типа центробежных; явления сепарации частиц и энергоразделения тина эффекта Ранка.

С технологической точки зрения указанные особенности дают возможности: кардинально интенсифицировать процессы тепломассопереноса и горения; развивать методы управления потоками и процессами переноса; повышать безопасность и экологичность производства энергии; создавать новые технологии энергетики и теплотехники. Трехмерные нестационарные вихревые движения с концентрацией завихрённости и наличием неизотермичности, многофазности и химических реакций типичны для энергетических процессов.

Вихревая концепция[править | править код]

Природа квантования связана с полями и силами инерции, которые, в свою очередь, порождены вращением материи. Этот шаг потребовал расширения принципа общей относительности до Всеобщей относительности, которая включает вращательную относительность и неголономные вращательные координаты как элементы пространства событий. Именно этот шаг приводит к успеху и вводит в теоретическую физику новое фундаментальное поле – поле инерции.

Принцип двоичности материи и закон квантования энергий в природе обусловлены не квантованием материальных её носителей, а, наоборот, квантование носителей обусловлено совместным действием законов самоорганизации процессов материи, снабжающих систему энергией, и эволюции по квантованной прогрессии. Под влиянием среды система превращается скачком в другую систему, более устойчивую в новых условиях. Время устойчивого существования систем определяется законами организации их энергетики. Любое взаимодействие материи (в том числе с физическим вакуумом) есть проявление её двоичности с квантованием энергии окружающего пространства.

В теории физического вакуума все движения сводятся к вращению, которое может быть связано как с угловыми, так и с временными параметрами, и взаимодействию с физическим вакуумом.

Изменение энтропии необходимо рассматривать в непрерывной связи с взаимодействием материи с естественнонаучной основой мироздания –физическим вакуумом, средой, в которой отражаются энергетические процессы, проходящие в материальных телах, тем самым автоматически термодинамическая система переводится из закрытой системы в открытую систему.

Источники[править | править код]

См. Гельмгольц Г. Основы вихревой теории. – М.: ИКИ, 2002.

Жуковский Н.Е. Полное собрание сочинений. – М.; Л.: ГОНТИ: Гл. ред. авиац. лит-ры, 1938-1939.

Чжен П. Отрывные течения. – М.: Изд. «Мир», 1972.

Шипов Г.И. Теория физического вакуума: Теория, эксперименты и технологии. – М.: Наука, 1996.

Шипов Г.И. Теория физического вакуума в популярном изложении. Развитие программы Единой Теории Поля, выдвинутой А. Эйнштейном. – М.: Изд. ООО «Кириллица-1», 2002.

Шипов Г.И., Гаряев П.П. Квантовый геном в понятиях теории физического вакуума. – М.: Концептуал, 2018.

Кириленко Н.Я. Физическая картина мира. – Коломна: КФ ВАУ, 1997.

Кириленко Н.Я. Естественнонаучная картина мира. – Коломна: КФ ВАУ, 1999.

Кириленко Н.Я. Концепции современного естествознания. – Коломна: КИППК, 2005.

Кириленко Н.Я. Концепция науки.

Кириленко Н.Я. Поля кручения.

Кириленко Н.Я. Поляризация физического вакуума.

Кириленко Н.Я. Варп-волны физического вакуума.

Кириленко Н.Я. Формирование нравственно-духовного здоровья человека.