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物理:粒子流におけるせん断不安定

Nature 415, 6869 doi: 10.1038/415302a

不安定波は流体せん断層において長く研究されてきた。これらの波は、船舶、航空機、熱伝達装置の後ろにできるスリップストリームの安定性だけでなく、大気中や海洋中の輸送に影響する。これらに対応する粒子流の不安定は、地球物理学系や工業系においてこれらの流れが重要であるにもかかわらず、これまで記述されていなかった。今回、分岐板の下流の斜面を流れる、同等粒子の2つの流れの界面で砕波が形成しうることを報告する。せん断率か傾斜角のどちらかの変化により、そのような波が突然現れる。我々は、実験データと定量的に一致する粒子流モデルを解析した。モデルから、砕波は、流れる粒子の層におけるせん断と伸張ひずみの競争の結果生じると示唆された。我々は、定常流と波状流の間の転移を支配する無次元のせん断数を提案する。

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