Головна Гідродинаміка та Аеродинаміка Підняття Бульбашки у В'язкій Рідині

🫧 Підняття Бульбашки у В'язкій Рідині

Газова бульбашка піднімається у в'язкій рідині під дією плавучості. Число Мортона та Евтвоша визначають форму та термінальну швидкість.

Гідродинаміка та Аеродинаміка2DЛегкий60 FPS
rising-bubble ↗ Відкрити окремо
DRAG · SCROLL · CLICK — керуйте прямо у вікні симуляції.

Про цю симуляцію

Кожну бульбашку штовхає вгору сила плавучості, обчислена за її об'ємом та різницею густин води й газу, якій протидіють опір Стокса та інерція приєднаної маси. Код обчислює число Етвеша з радіуса та поверхневого натягу щокадру і використовує його, щоб сплющити контур бульбашки в еліпс — маленькі бульбашки з низьким Eo залишаються круглими, тоді як більші або з нижчим натягом сплющуються вбоки, відповідно до реальних режимів форми бульбашок.

🔬 Що це показує

Газові бульбашки, що прискорюються до термінальної швидкості підйому, деформуючись від сфери до еліпсоїда зі зростанням числа Етвеша, тоді як тьмяні точки-трасери тягнуться позаду, зображуючи індукований зворотний потік у сліді.

🎮 Як користуватися

Регулюйте повзунки Радіус бульбашки R, В'язкість μ, Поверхневий натяг σ та Гравітація g, клацніть у будь-якому місці на полотні, щоб створити додаткові бульбашки в цій точці, або натисніть P/R, щоб призупинити/скинути.

💡 Чи знали ви?

У режимі Стокса термінальна швидкість бульбашки масштабується з квадратом її радіуса, тож подвоєння розміру бульбашки приблизно вчетверо збільшує швидкість підйому — доки вона не стане достатньо великою, щоб сплющитися у сферичну шапку й підкорятися іншому закону опору.

Поширені запитання

Що відбувається, коли я клацаю на полотні?

Клацання створює нову бульбашку поточного радіуса R у позиції курсора, дозволяючи порівнювати кілька бульбашок, що піднімаються і взаємодіють зі слідом одночасно.

Чому деякі бульбашки виглядають сплющеними, а не круглими?

Симуляція обчислює число Етвеша з радіуса, гравітації та поверхневого натягу щокадру, а потім використовує aspectRatio(), щоб стиснути вертикальний масштаб — вище Eo (більший радіус або слабший поверхневий натяг) означає більш пласку, більш еліпсоїдну бульбашку.

Чому збільшення в'язкості сповільнює бульбашку?

Опір Стокса в коді, fDrag = 6πμRv, масштабується прямо пропорційно в'язкості μ, тож підняття повзунка В'язкості збільшує протидіючу силу й обмежує термінальну швидкість бульбашки нижчим значенням.

Що означають маленькі крапки, що тягнуться за бульбашкою?

Це частинки-трасери сліду, що ймовірнісно з'являються позаду кожної бульбашки, яка підіймається, повільно дрейфуючи вниз, щоб візуалізувати зворотний потік, який в'язка рідина, витіснена бульбашкою, має заповнити.

Чому бульбашка перестає прискорюватися через деякий час?

Код обмежує вертикальну швидкість подвоєною аналітично обчисленою термінальною швидкістю vT = 2R²Δρg/(3μ), що відповідає точці, де сили плавучості й опору врівноважуються.

Схожі симуляції