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Deriva de Darwin, al final de la animación, debido al paso de una esfera rígida, según la teoría del flujo potencial . La línea azul oscuro es una línea de tiempo : una línea de parcelas fluidas seguidas en el tiempo y deformadas por el paso de la esfera. La línea de tiempo pasa por el eje de simetría del flujo. Los puntos naranjas son vagabundos conectados por una línea de trayectoria , es decir, la trayectoria que siguen las parcelas de fluido individuales cuando pasa la esfera.
Tenga en cuenta que los paquetes de líquido también pueden moverse hacia arriba durante el paso del cuerpo.
Puede encontrar una versión más grande de esta animación aquí (15 MB), que muestra, por ejemplo, líneas de flujo .

En dinámica de fluidos , la deriva de Darwin se refiere al fenómeno de que una parcela de fluido se desplaza permanentemente después del paso de un cuerpo a través de un fluido, estando el fluido en reposo lejos del cuerpo.

Considere un plano de parcelas de fluido perpendicular a la dirección del vector de velocidad constante del cuerpo , mucho antes del paso del cuerpo. Durante el paso del cuerpo, las parcelas de líquido se mueven, de acuerdo con su movimiento lagrangiano . Mucho después del paso del cuerpo, los paquetes de líquido se desplazan permanentemente. El volumen entre el plano inicial de las parcelas de fluido y la superficie que consta de las posiciones de las parcelas mucho después del paso del cuerpo se denomina volumen de deriva de Darwin .

El fenómeno lleva el nombre de Sir Charles Galton Darwin , quien demostró en 1953 que el volumen de deriva multiplicado por la densidad del fluido es igual a la masa agregada del cuerpo, [1] - conocido como teorema de Darwin . [2] [3]

Como lo demostraron Eames y McIntyre en 1999, la deriva de Darwin (por el paso de un cuerpo a través de un fluido que de otro modo estaría en reposo) y la deriva de Stokes (en el movimiento del fluido asociado con las ondas superficiales ) están estrechamente relacionadas. [4]

Notas

La deriva de Darwin (A, B y C) y las trayectorias de las partículas (D, E y F) derivadas de las mediciones de PIV en el paso de un par de vórtices . Esta imagen es de Dabiri (2005) , figura 6.
  1. ↑ Darwin (1953)
  2. ↑ Yih ( 1985 , 1997 )
  3. ^ Camassa y col. (2008)
  4. ^ Eames y McIntyre (1999)

Referencias

  • Benjamin, T. Brooke (1986). "Nota sobre masa añadida y deriva". Revista de Mecánica de Fluidos . 169 : 251-256. Código Bibliográfico : 1986JFM ... 169..251B . doi : 10.1017 / S0022112086000617 .
  • Camassa, R .; McLaughlin, RM; Moore, MNJ; Vaidya, A. (2008). "Brachistochrones en flujo potencial y la conexión con el teorema de Darwin". Physics Letters A . 372 (45): 6742–6749. Código Bibliográfico : 2008PhLA..372.6742C . doi : 10.1016 / j.physleta.2008.06.093 .
  • Dabiri, JO (2005). "Sobre la estimación de las fuerzas de natación y vuelo a partir de mediciones de estela". Revista de Biología Experimental . 208 (18): 3519–3532. CiteSeerX  10.1.1.396.5306 . doi : 10.1242 / jeb.01813 . PMID  16155224 . S2CID  1384219 .
  • Darwin, Charles (1953). "Nota sobre hidrodinámica". Procedimientos matemáticos de la Sociedad Filosófica de Cambridge . 49 (2): 342–354. Código bibliográfico : 1953PCPS ... 49..342D . doi : 10.1017 / S0305004100028449 .
  • Eames, I .; McIntyre, ME (1999). "Sobre la conexión entre la deriva de Stokes y la deriva de Darwin". Procedimientos matemáticos de la Sociedad Filosófica de Cambridge . 126 (1): 171-174. Código Bibliográfico : 1999MPCPS.126..171E . CiteSeerX  10.1.1.205.7355 . doi : 10.1017 / S0305004198003223 .
  • Eames, I .; Belcher, SE; Hunt, JCR (1994). "Deriva, deriva parcial y proposición de Darwin" (PDF) . Revista de Mecánica de Fluidos . 275 : 201–223. Código Bibliográfico : 1994JFM ... 275..201E . doi : 10.1017 / S0022112094002338 .
  • Falkovich, G. (2011). "§1.3.4 Cuasi-momento y masa inducida". Mecánica de fluidos (un curso corto para físicos) . Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 978-1-107-00575-4.
  • Yih, Chia-Shun (1985). "Nuevas derivaciones del teorema de Darwin". Revista de Mecánica de Fluidos . 152 : 163-172. Código Bibliográfico : 1985JFM ... 152..163Y . doi : 10.1017 / S0022112085000623 .
  • Yih, Chia-Shun (1997). "Evolución de la deriva darwiniana". Revista de Mecánica de Fluidos . 347 (1): 1–11. Código Bibliográfico : 1997JFM ... 347 .... 1Y . doi : 10.1017 / S002211209700654X .


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