曲流的生命周期最终会形成一个牛顿湖。图片来源:维基百科
爱因斯坦描述的二次流后来被命名为螺旋流。
爱因斯坦进一步解释,科氏力对侵蚀确实有一定的影响,但不是贝尔定律所判断的那样。
我刚才说的是河道略弯。但是即使一条河是直的,它也可能因为二次流而被白万和白万抓住。你可能会觉得奇怪,没有转弯和离心力的直河怎么会有二次流?
原理如下:由于地球自转,直河中的水流受科氏力的影响较弱,会产生二次流。
使河流流出的科氏力的水平分量是2vωsinφ。v是当前速度,ω是地球自转速度,φ是纬度。水流速度越高,纬度越高,科氏力越大。
在科里奥利力的作用下,运动的水流与河床底部会产生左右摩擦,底部的水流相对于水面会变慢,产生二次流和相应的冲刷。换句话说,只要地球转动,笔直的河流就会不由自主地想要弯曲。
在这篇简洁有力的论文中,爱因斯坦还对河流侵蚀做了几个预测。
例如,由于这种二次流具有惯性,最强的侵蚀应该发生在河湾下游。结果,河湾会一直向下游移动,就像蛇在蠕动一样。一条河流的横截面越大,河床摩擦阻力的作用越慢,因此河流的弯曲直径越大。这些都与事实相符。
弯道和牛津湖图片来源:eos.org
继爱因斯坦之后,许多学者对这个问题进行了定量描述。1950年,爱因斯坦的长子、加州大学伯克利分校教授汉斯·爱因斯坦在父亲的基础上提出了泥沙运动力学理论,对河流泥沙工程做出了根本性的贡献。
除了解释河流侵蚀,茶悖论在啤酒酿造中也有重要应用。
酿造啤酒中的杂质。图片来源:Image神父
酿造啤酒时,麦芽的蛋白质、脂肪等物质会凝结形成酒花酒糟等杂质。为了便于去除这些杂质,麦芽汁被注入一个称为旋转沉淀池的旋转桶中,渣滓会聚集在底部的中心,很容易去除。这种技术被称为水力旋流器分离。
加拿大酿酒商莫尔森最早提出了这个想法,现在大多数酿酒厂都采用了这个想法。
回旋沉淀池中茶悖论分离啤酒花图片来源:hofbrauhaus
杯子的壁往下流,拐弯抹角。是的,它在下一个二次流中。
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