泰勒柱

科技工作者之家 2020-11-17

泰勒柱是指稳定的海流在流经海山时形成的逆时针环流,将物种幼虫滞留和聚集于海山区域,使海山种群与邻近区域种群隔离,造就了海山的高物种多样性。1

基本概念设想一个物体缓慢地在稳定流体中移动,直觉告诉我们物体移动会干扰所有方向上的流动,流动在物体四周形成绕流,在物体之后形成尾体,甚至形成涡列。但是,在旋转流体中,同样的物体移动,却完全出人预料不同:物体不但不会干扰四周流动,反而包持四周流动在旋转(垂直)方向一致。形成一个垂向“刚化”的流体柱。

在旋转流体中作缓慢移动的柱体上方,存在一个与此柱体一起移动的流体柱,其行为颇像固体,这一现象由英国科学家G.I.Taylor于1923年首先证实发现这一奇特的现象,被人们称之为泰勒柱。实验还证实在垂直于旋转轴所有平面上的流动状态都相同。此重要结论首先由普劳德曼从理论上预见,继而由泰勒用实验证实,所以旋转流体平面二维性原理又称泰勒-普劳德曼定理。在大气、海洋和其他行星(如木星)大气中,均可观察到泰勒柱现象。泰勒柱 (Taylor Column) 被认为是产生特有种现象的物种滞留机制之一。

泰勒柱理论泰勒基于Joseph Proudman(1915)的理论,预测旋转流体被扰动时,会出现垂向柱体现象,这个理论称为“泰勒柱理论”。

这个理论规定条件:

1.不可压缩流体

2.在垂直于转轴的流速中不存在任何速度梯度。

泰勒柱形成的条件:

1)密度ρ=常数 或∇ρ=0

一旦有密度梯度,即破坏太勒柱。

2)罗斯贝数Ro

科技工作者之家

科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。