همرفت ریلی–بنارد

سلول بنارد

همرفت ریلی–بنارد(به انگلیسی: Rayleigh–Bénard convection) گونه‌ای از جابجایی طبیعی است که در میان لایه‌های افقی سیال هنگامی که سطوح پایین‌تر نسبت به سطوح بالاتر گرم‌تر هستند، تحت شرایطی به وجود می‌آید. بر اثر این پدیده، سیال شکلی منظم و خاصی شبیه سلول‌های شش وجهی به خود می‌گیرد که در علم دینامیک سیالات و پدیده‌های مرتبط با سلول‌های همرفتی،[۱] با نام سلول‌های بنارد از آن یاد می‌شود. پدیده همرفت ریلی–بنارد یکی از مباحث مورد توجه در انتقال حرارت به صورت همرفتی محسوب می‌شود؛ چراکه بررسی این پدیده چه از نظر مباحث ریاضیاتی و چه از نظر بحث‌های آزمایشگاهی، موضوعی دست‌یافتنی است.[۲] الگوی جریانی تشکیل این سلول‌ها یکی از بهترین مثال‌های قابل آزمایش در بحث فرایندهای خودسازمانده[۳] است که زیرمجموعه‌ای از سیستم‌های غیرخطی در مباحث مرتبط با پدیده‌های انتقال محسوب می‌شود. نیروی شناوری و همچنین نیروی گرانش مهم‌ترین نیروهای شکل‌دهنده این پدیده هستند. در واقع اولین تحرکات سیال برای شکل‌دهی سلول‌ها بر اثر حرکت بالارونده و خودبه‌خودی لایه‌های زیرین سیال که دارای چگالی کمتری (به جهت بالا بودن دما) نسبت به لایه‌های بالاتر هستند، رخ می‌دهد.

توجیه فیزیکی پدیده

سلول‌های همرفتی در حضور میدان گرانشی

ویژگی‌های پدیده همرفت ریلی–بنارد نخستین بار با آزمایشی ساده توسط آنری بنارد، فیزیک‌دان فرانسوی، در سال ۱۹۰۰ مورد بررسی قرار گرفت. برای این آزمایش لایه‌ای از مایعی مثل آب را میان دو صفحه موازی افقی قرار داد. فاصله عمودی بین دو صفحه در مقایسه با ابعاد دو صفحه باید کم باشد تا نتایج آزمایش بهتر دیده شود. در صورتی که دمای دو صفحه یکسان باشد، سیال تمایلی به حرکت ندارد و در حالت تعادل ساکن باقی خواهد ماند و خبری از شکل‌گیری سلول‌ها نخواهد بود. این نتیجه‌ای است که بر اساس تئوری پایداری لیاپانوف نیز قابل انتظار بود؛ ولی اگر دمای صفحه پایین‌تر به آرامی افزایش داده شود، انرژی گرمایی منتقل شده به سیال از طریق رسانش گرمایی صفحه، منجر به حرکت آن می‌شود. دما و متعاقب آن چگالی و همچنین فشار مایع به صورت خطی از صفحه کف تا صفحه فوقانی رو به افزایش می‌گذارد و به عبارتی دیگر گرادیان دمایی به صورت خطی در سیال میان دو صفحه پدید می‌آید. (مدل‌سازی این سیستم توسط علم مکانیک آماری ممکن خواهد بود)

مدل سازی سه بعدی از پیدایش همرفت ریلی–بنارد در یک لایه سیال.

به محض به راه افتادن جریان انتقال حرارت هدایتی، حرکات تصادفی در بعد میکروسکوپیک به صورت خودبه‌خودی شروع می‌شوند و بعد از این‌که این اثرات در ابعاد ماکروسکوپیک نیز ظاهر شدند، شکل‌دهی سیال به صورت سلول‌های همرفتی بنارد رخ می‌دهد. دوران سلول‌های بنارد به صورت پایدار تا زمانی که اختلاف دمای ثابتی میان دو صفحه وجود داشته باشد ادامه خواهد داشت و این دوران به صورت متناوب در راستای افقی از حالت ساعت‌گرد به حالت پادساعت‌گرد تغییر می‌کند. این حرکات نمونه‌ای از اثرات پدیده شکست خودبه‌خودی ابر تقارن[۴] است و در زمره پدیده‌های شبه پایدار[۵] دسته‌بندی می‌شود. این موضوع به این معناست که اعمال یک آشفتگی کوچک به این سیستم نخواهد توانست در دوران این سلول‌ها تغییری حاصل کند، ولی در صورتی که بزرگی آشفتگی قابل توجه باشد بر روی نوع دوران تأثیرات به‌سزایی خواهد گذاشت و اثرات پسماند بر جای خواهند ماند. بررسی‌های جبری در بعد میکروسکوپیک این پدیده نتایج درستی به دنبال نخواهد داشت؛ چراکه ماهیت این پدیده غیر جبری است. برای نمونه اگر آزمایش با تمام شاخصه‌هایش عیناً تکرار شود، سلول‌ها و سایر پدیده‌های حاصل شده در آزمایش جدید نسبت به آزمایش قبلی، در بعضی موارد، در جهت مخالف شکل خواهد گرفت.

منابع

  1. ↑ Convection cell
  2. ↑ Getling, A. V. (1998). Rayleigh–Bénard Convection: Structures and Dynamics. World Scientific. ISBN 978-981-02-2657-2.
  3. ↑ self-organizing
  4. ↑ Spontaneous symmetry breaking
  5. ↑ Metastability

برای مطالعه بیشتر

  • Subrahmanyan Chandrasekhar (1982). Hydrodynamic and Hydromagnetic Stability (Dover). ISBN 0-486-64071-X
  • P.G. Drazin and W.H. Reid (2004). Hydrodynamic Stability, second edition (Cambridge University Press).
  • A.V. Getling (1998). Rayleigh-Bénard Convection: Structures and Dynamics (World Scientific). ISBN 981-02-2657-8
  • E.L. Koschmieder (1993). Bénard Cells and Taylor Vortices (Cambridge University Press). ISBN 0-521-40204-2
  • B. Saltzman (ed. , 1962). Selected Papers on the Theory of Thermal Convection, with Special Application to the Earth's Planetary Atmosphere (Dover).
  • R. Kh. Zeytounian (2009). Convection in Fluids: A Rational Analysis and Asymptotic Modelling (Springer).

پیوند به بیرون

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ همرفت ریلی–بنارد موجود است.

Read other articles:

Тройки НКВД

См. также: Операция НКВД СССР по репрессированию «антисоветских элементов», Милицейская тройка, Особое совещание при НКВД СССР и Члены особых троек НКВД СССР Выписка из протокола 215 заседания тройки УНКВД по Киевской области Тро́йки НКВД СССР или республика́нские, краевы

 

Aleksandr Oniščuk

Aleksandr Oniščuk Aleksandr Oniščuk nel 2006 Nazionalità  Unione Sovietica →  Ucraina (1992–2001) Stati Uniti (dal 2001) Scacchi Categoria GM Ranking 2649 p. (febbraio 2021) nel mondo 97 Best ranking 2701 p. (luglio 2010) nel mondo 28 Statistiche aggiornate al 27 febbraio 2021 Modifica dati su Wikidata · Manuale Aleksandr Vasil'evič Oniščuk (in russo Александр Васильевич Онищук?; in ucraino Олександр Васильович ...

 

Dassault Super Mystère

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Dassault Super Mystère – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (March 2013) (Learn how and when to remove this template message) Super Mystère Role Fighter-bomberType of aircraft National origin France Manufacturer Dassault Aviation First flight 2 March...

Akita Kantō

Koordinat: 39°43′6.5″N 140°6′47.5″E / 39.718472°N 140.113194°E / 39.718472; 140.113194 Akita KantōPenduduk yang merayakan Akita KantōDirayakan olehKota AkitaJenisKeagamaanMulai3 AgustusBerakhir7 AgustusTanggal3 AgustusTerkait denganFukagawa Matsuri, Sannō Matsuri Akita Kantō (秋田竿灯まつりcode: ja is deprecated ) merupakan festival Jepang yang diselenggarakan pada tanggal 3–7 Agustus di Kota Akita, Prefektur Akita. Perayaan ini dibuat sebagai ...

 

Administración Nacional de Correos

Administración Nacional de Correos Palacio de CorreosLocalizaciónPaís UruguayInformación generalJurisdicción UruguayTipo Correo oficialSede Palacio de Correos, Ciudad Vieja de MontevideoSistema Organismo descentralizadoOrganizaciónPresidente Dr. Ivo GonzálezHistoriaFundación 21 de diciembre de 1827(195 años)[editar datos en Wikidata] La Administración Nacional de Correos es el correo oficial de la República Oriental del Uruguay. La misma, opera en el país y en el ex...

 

2016 Lanao del Sur local elections

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: 2016 Lanao del Sur local elections – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (November 2021) (Learn how and when to remove this template message) 2016 Lanao del Sur gubernatorial election ← 2013 May 9, 2016 2019 →   Nominee Bae So...

Плотность населения субъектов Российской Федерации

Плотность населения России по субъектам федерации на 1 января 2020 года Плотность населения России по муниципальным образованиям на 1 января 2013 года (данные Республики Крым и г. Севастополь на 2016 г.) По состоянию на 1 января 2023 года средняя плотность населения в России соста...

 

Port Leopold

Abandoned trading post in Nunavut, Canada Port Leopold, Somerset Island, Nunavut, Canada. The locality Port Leopold is an abandoned trading post in the Qikiqtaaluk Region of Nunavut, Canada. It faces Prince Regent Inlet at the northeast tip of Somerset Island. Elwin Baymap is to the south, while Prince Leopold Islandmap is to the north. History In 1848, the English explorer James Clark Ross wintered here during his search for the missing Franklin expedition.[1] Later, it became the si...

 

Mexico women's national handball team

MexicoInformationAssociationMexican Handball FederationColours 1st 2nd ResultsPan American ChampionshipAppearances8 (First in 1989)Best result4th (1989) Last updated on Unknown. Mexico women's national handball team Medal record Central American and Caribbean Games 1993 Puerto Rico 2002 Dominican Republic Team 2010 Puerto Rico Team 2014 Mexico Team Nor.Ca. Handball Championship 2015 Puerto Rico 2021 United States 2023 Greeland The Mexico women's national handball team is the national team...

Erfan (rapper)

Iranian rapper, songwriter, producer, and label owner This article has multiple issues. Please help improve it or discuss these issues on the talk page. (Learn how and when to remove these template messages) Some of this article's listed sources may not be reliable. Please help this article by looking for better, more reliable sources. Unreliable citations may be challenged or deleted. (January 2012) (Learn how and when to remove this template message) This article's tone or style may not ref...

 

Galeri Seni Johor

Artikel ini sebatang kara, artinya tidak ada artikel lain yang memiliki pranala balik ke halaman ini.Bantulah menambah pranala ke artikel ini dari artikel yang berhubungan atau coba peralatan pencari pranala.Tag ini diberikan pada Desember 2022. Galeri Seni JohorInformasi umumJenisGaleri seniLokasiJohor Bahru, Johor, MalaysiaRampung1910Pembukaan29 Januari 1994 Galeri Seni Johor adalah sebuah galeri seni di Johor Bahru, Johor, Malaysia. Sejarah Bangunan ini dibangun pada tahun 1910. Bangunan i...

 

Малорита

місто Малоритабіл. Маларыта Транслітерація назви Malaryta Герб Малорити Основні дані 51°47′50″ пн. ш. 24°04′51″ сх. д. / 51.79722° пн. ш. 24.08083° сх. д. / 51.79722; 24.08083Координати: 51°47′50″ пн. ш. 24°04′51″ сх. д. / 51.79722° пн. ш. 24.08083° сх.&#...

Scarborough Spa Express

Scarborough Spa ExpressOverviewService typePassenger trainFirst service1981Current operator(s)West Coast RailwaysRouteTerminiCarnforthScarboroughService frequencySelected summer ThursdaysTechnicalRolling stockMark I carriages The Scarborough Spa Express (SSE) is a regular summer heritage steam locomotive service between York and Scarborough. It is currently operated by the West Coast Railways, but has been operated in previous years by different companies, including the Railway Touring Compan...

 

Golfe nos Jogos Pan-Americanos de 2023 - Classificação

Ver artigo principal: Golfe nos Jogos Pan-Americanos de 2023 Golfe nosJogos Pan-Americanos de 2023 Individual masculino feminino Golfe estão o sistema de classificação e as nações classificadas para o Golfe nos Jogos Pan-Americanos de 2023, programado para ser realizado em Santiago, Chile, de 2 a 5 de novembro de 2023. Sistema de classificação Um total de 64 jogadores (32 por sexo) se classificarão para competir nos jogos. Cada nação pode inscrever no máximo 4 atletas (dois por...

 

ESPY (film)

1974 Japanese filmESPYTheatrical release posterDirected byJun FukudaScreenplay byEi OgawaStory bySakyo KomatsuProduced by Tomoyuki Tanaka Fumio Tanaka[1] Starring Hiroshi Fujioka Kaoru Yumi Masao Kusakari CinematographyMasaharu Ueda[1]Edited byMichiko Ikeda[1]Music by Masaaki Hirao Kensuke Kyo[1] ProductioncompanyToho-Eizo[1]Distributed byTohoRelease date 28 December 1974 (1974-12-28) (Japan) Running time94 minutes[1]CountryJa...

The Meadow (film)

1979 Italian filmThe MeadowDirected byPaolo and Vittorio TavianiWritten byGianni SbarraPaolo and Vittorio TavianiProduced byGiuliani G. De NegriStarringMichele Placido Saverio Marconi Isabella RosselliniCinematographyFranco Di GiacomoEdited byRoberto PerpignaniMusic byEnnio MorriconeRelease date 1979 (1979) CountryItalyLanguageItalian Il prato (internationally released as The Meadow) is a 1979 Italian drama film directed by Paolo and Vittorio Taviani.[1] It was screened at the Ve...

 

Crisis final del reinado de Isabel II

Isabel II La crisis final del reinado de Isabel II constituye el cuarto y último período en el que se suele dividir el reinado de Isabel II de España. Comienza en marzo de 1863 con la caída del gobierno de la Unión Liberal del general Leopoldo O'Donnell y termina con la Revolución de 1868 que puso fin a la Monarquía de Isabel II -que marchó al exilio- y abrió la nueva etapa de la historia contemporánea de España denominada Sexenio Democrático (1868-1874). Antecedentes: la caída d...

 

Alexandria University

Public university in Egypt Alexandria UniversityFormer namesFarouk University (1938–1952)TypePublicEstablished1938PresidentAbdelaziz KonsowaAdministrative staff7,402Students182,129Undergraduates143,553Postgraduates8,752LocationAlexandria, EgyptCampusUrbanNumber Of Faculties23Websitealexu.edu.eg Alexandria University (Arabic: جامعة الإسكندرية) is a public university in Alexandria, Egypt. It was established in 1938 as a satellite of Fouad University (the name of which was later...

Aeronautical Division, U.S. Signal Corps

Aeronautical Division, Signal Corps[1]The first Wright airplane arriving at Ft. Myer, VA, 1 September 1908Active1 August 1907–18 July 1914Country United StatesBranch United States ArmyTypeAir forceRoleAerial warfareSize(1913) 18 pilots, 100 support personnel31 total airplanes 1909–1914Part of Signal CorpsMilitary unit The Aeronautical Division, Signal Corps[1] (1907–1914) was the first heavier-than-air military aviation organization in history and the progenito...

 

List of awards and nominations received by Jim Broadbent

Jim Broadbent at the 2010 Toronto International Film Festival Jim Broadbent is an English actor known for his work in film and television. Broadbent received his Academy Award for Best Supporting Actor for his performance in Richard Eyre's Iris (2001) starring alongside Judi Dench. That same year, he won his British Academy Film Award for his performance in Baz Luhrmann's Moulin Rouge! (2001). In 2007, he received a British Academy Television Award for his work in Tom Hooper's television fil...

 

Strategi Solo vs Squad di Free Fire: Cara Menang Mudah!