Question

流体力学的应用

Answer 1

1、为什么高速公路上开窗会有很大的噪声？

高速行驶时风会以比较大的速度吹过车体，而车内的空气相对比较宁静。这个时候如果不开窗的话，车内的空气有自己的岁月静好，车外的空气有自己的激情人生。而一旦开窗户就会这样，类似法外狂徒骑着摩托车抢包，车外高速气流利用粘性力将车内空气“拽走”了。而后车内空气减少导致压强降低，没办法，只能车外的气流补进来了。

这么快就达成一致了吗？不，正所谓缘，妙不可言。从此车内低速空气和车外高速空气开始了无止境的拉锯战。空气经过车窗不断流进流出，车窗周围的气压也时大时小。好巧不巧的是这样气流的波动还会引起车窗的共振！城门失火，殃及池鱼是也。这种流动不稳定现象叫做开尔文-亥姆霍兹不稳定性，即有剪切力或者速度差的流体界面在一定条件下会失去稳定性。

2、为什么天上的云有时候会呈现出明显的波浪形？

有了Case 1车窗噪声的例子，这个就很容易理解了。我们把车内的空气换车一坨安安静静的云，车外的空气换成流过云朵的一阵风。会发生肾么事？

但是由于云的失稳不仅仅空间尺度很大，其时间尺度也很大。所以我们有幸能看到风和云互相“侵略”的波浪形云朵。这也是开尔文-亥姆霍兹不稳定性导致的。