إدي (ديناميكا الموائع)

هذه نماذج اضطراب يتم فيها نمذجة إجهادات رينولدز، كما تم الحصول عليها من متوسط ​​رينولدز لمعادلات نافيير-ستوكس ، من خلال علاقة تكوينية خطية مع مجال إجهاد التدفق المتوسط، على النحو التالي:

$${\displaystyle -\rho \langle u_{i}u_{j}\rangle =2\mu _{t}S_{i,j}-{\tfrac {2}{3}}\rho \kappa \delta _{i,j}}$$

أين

• ${\displaystyle \mu _{t}}$ هل المعامل المسمى "لزوجة الاضطراب" (يسمى أيضًا لزوجة الدوامة)
• ${\textstyle \kappa ={\tfrac {1}{2}}{\bigl (}\langle u_{1}u_{1}\rangle +\langle u_{2}u_{2}\rangle +\langle u_{3}u_{3}\rangle {\bigr )}}$متوسط ​​الطاقة الحركية الاضطرابية
• ${\displaystyle S_{i,j}}$ معدل الإجهاد المتوسط

لاحظ أن إدراج${\displaystyle {\tfrac {2}{3}}\rho \kappa \delta _{i,j}}$ يُعدّ استخدام العلاقة التكوينية الخطية ضروريًا لأغراض الجبر الموتري عند حل نماذج الاضطراب ذات المعادلتين (أو أي نموذج اضطراب آخر يحل معادلة نقل لـ ${\displaystyle \kappa }$[ ^{7 ]​}

ديناميكا الدم هي دراسة تدفق الدم في الجهاز الدوري. يكون تدفق الدم في الأجزاء المستقيمة من الشجرة الشريانية عادةً انسيابيًا (إجهاد جداري عالٍ وموجه)، لكن التفرعات والانحناءات في النظام تُسبب تدفقًا مضطربًا. ^{[ 2 ]} يمكن أن يُسبب التدفق المضطرب في الشجرة الشريانية عددًا من الآثار المقلقة، بما في ذلك آفات تصلب الشرايين، وفرط تنسج البطانة الداخلية بعد الجراحة، وإعادة التضيق داخل الدعامات، وفشل طعوم مجازة الوريد، واعتلال الأوعية الدموية بعد الزرع، وتكلس الصمام الأبهري.

تُعدّل خصائص الرفع والسحب لكرات الغولف من خلال التحكم في النتوءات الموجودة على سطحها، مما يسمح لها بالتحرك لمسافات أطول وبسرعة أكبر في الهواء. ^{[ 8 ] [ 9 ]} وقد استُخدمت بيانات ظواهر التدفق المضطرب لنمذجة التحولات المختلفة في أنظمة تدفق السوائل، والتي تُستخدم لخلط السوائل جيدًا وزيادة معدلات التفاعل في العمليات الصناعية. ^{[ 10 ]}

تنقل التيارات المحيطية والجوية الجسيمات والحطام والكائنات الحية في جميع أنحاء العالم. وبينما يُعدّ نقل الكائنات الحية، مثل العوالق النباتية ، ضروريًا للحفاظ على النظم البيئية، فإن النفط والملوثات الأخرى تختلط أيضًا في تدفق التيار، ويمكنها أن تحمل التلوث بعيدًا عن مصدره. ^{[ 11 ] [ 12 ]} تُساهم الدوامات في تدوير النفايات والملوثات الأخرى إلى مناطق مُركّزة، والتي يتتبعها الباحثون لتحسين عمليات التنظيف ومنع التلوث. ويمكن التنبؤ بتوزيع وحركة المواد البلاستيكية الناتجة عن الدوامات في المسطحات المائية الطبيعية باستخدام نماذج النقل اللاغرانجية. ^{[ 13 ]} وتلعب الدوامات المحيطية متوسطة الحجم أدوارًا حاسمة في نقل الحرارة باتجاه القطبين، فضلًا عن الحفاظ على تدرجات الحرارة على أعماق مختلفة. ^{[ 14 ]}

يُعدّ نمذجة تكوّن الدوامات، وعلاقتها بالاضطراب وظواهر نقل الملوثات، أمرًا بالغ الأهمية لفهم النظم البيئية. فمن خلال فهم نقل كلٍّ من الجسيمات والمواد الصلبة الذائبة في التدفقات البيئية، سيتمكن العلماء والمهندسون من صياغة استراتيجيات فعّالة لمعالجة حوادث التلوث. وتلعب الدوامات دورًا حيويًا في مصير ونقل المواد المذابة والجسيمات في التدفقات البيئية، كالأنهار والبحيرات والمحيطات والغلاف الجوي. ويؤدي صعود المياه في مصبات الأنهار الساحلية الطبقية إلى تكوّن دوامات ديناميكية تنقل المغذيات من أسفل الطبقة الحدية لتشكيل أعمدة من الملوثات. ^{[ 15 ]} وتلعب المياه الضحلة، كتلك الموجودة على طول الساحل، دورًا معقدًا في نقل المغذيات والملوثات نظرًا لقرب الحد العلوي الذي تحركه الرياح من الحد السفلي القريب من قاع المسطح المائي. ^{[ 16 ]}

يُعرف شمال المحيط الأطلسي شبه الاستوائي بوجود دوامات إعصارية ودوامات مضادة للإعصار، ترتبط الأولى بارتفاع تركيز الكلوروفيل السطحي، بينما ترتبط الثانية بانخفاضه. يسمح وجود الكلوروفيل، وخاصةً ارتفاع مستوياته، لهذه المنطقة بدعم كتلة حيوية أكبر من العوالق النباتية، مدعومةً بمناطق ذات تدفقات رأسية متزايدة للمغذيات ونقل المجتمعات البيولوجية. يُعتقد أيضًا أن هذه المنطقة من المحيط الأطلسي تُصنف كصحراء محيطية، مما يُشكل مفارقة مثيرة للاهتمام نظرًا لاحتوائها على مجموعة متنوعة من تجمعات الأسماك السطحية الكبيرة والمفترسات العليا . ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

أظهرت هذه الدوامات متوسطة الحجم فائدتها في تعزيز إدارة النظم البيئية لنماذج الشبكات الغذائية، ما يُسهم في فهم أفضل لاستخدام هذه الدوامات من قِبل كلٍّ من المفترسات العليا وفرائسها. استخدم غاوب وآخرون (2018) علامات "التحديد الذكي" لتحديد الموقع أو درجة الحرارة (SPOT) وعلامات "البث الأرشيفي الفضائي المنبثق" (PSAT) لتتبع حركة وسلوك الغوص لدى أنثيين من أسماك القرش الأبيض (Carcharodon carcharias) داخل هذه الدوامات. حُدِّدت الدوامات باستخدام ارتفاع سطح البحر (SSH) وخطوط الكنتور باستخدام مقياس نصف القطر الأفقي القائم على السرعة. وجدت هذه الدراسة أن أسماك القرش الأبيض غاصت في كلا الإعصارين، لكنها فضّلت الدوامة المضادة للإعصار التي شهدت ثلاثة أضعاف عدد الغطسات مقارنةً بالدوامات الإعصارية. بالإضافة إلى ذلك، في دوامات تيار الخليج، كانت الدوامات المضادة للإعصار أكثر شيوعًا بنسبة 57%، وشهدت عددًا أكبر من الغطسات وأعماقًا أعمق من دوامات المحيط المفتوح ودوامات تيار الخليج الإعصارية. ^{[ 21 ]}

في هذه الدوامات المضادة للإعصار، انزاح خط تساوي الحرارة 50 مترًا إلى الأسفل، مما سمح للمياه الدافئة بالتغلغل إلى أعماق أكبر في عمود الماء. قد يُتيح هذا الانزياح للمياه الدافئة لأسماك القرش الأبيض القيام بغطسات أطول دون تكلفة الطاقة الإضافية الناتجة عن التنظيم الحراري في الأعاصير الباردة. على الرغم من أن هذه الدوامات المضادة للإعصار أدت إلى انخفاض مستويات الكلوروفيل مقارنةً بالدوامات الإعصارية، إلا أن المياه الدافئة في الأعماق الأكبر قد تُتيح طبقة مختلطة أعمق وتركيزًا أعلى من الدياتومات، مما يؤدي بدوره إلى ارتفاع معدلات الإنتاجية الأولية. ^{[ 21 ] [ 22 ]} علاوة على ذلك، قد تتوزع أعداد الفرائس بشكل أكبر داخل هذه الدوامات، مما يجذب إناث أسماك القرش الأكبر حجمًا للبحث عن الطعام في هذه المنطقة المتوسطة من المحيط. قد يتبع نمط الغوص هذا هجرة رأسية يومية، ولكن بدون مزيد من الأدلة حول الكتلة الحيوية لفرائسها داخل هذه المنطقة، لا يمكن استخلاص هذه الاستنتاجات بالاعتماد على هذه الأدلة الظرفية فقط. ^{[ 21 ]}

لا تزال الكتلة الحيوية في منطقة الميزوبلاجيك غير مدروسة بشكل كافٍ، مما قد يؤدي إلى التقليل من تقدير الكتلة الحيوية للأسماك في هذه الطبقة. وقد يُسهم قياس هذه الكتلة الحيوية بدقة أكبر في إفادة قطاع الصيد التجاري، بتوفير مناطق صيد إضافية في هذه المنطقة. علاوة على ذلك، يُعدّ فهم هذه المنطقة في المحيط المفتوح، وكيفية تأثير استنزاف الأسماك فيها على شبكة الغذاء السطحية، أمرًا بالغ الأهمية لتجمعات الأسماك والحيوانات المفترسة التي قد تعتمد على هذا المصدر الغذائي، بالإضافة إلى وضع خطط إدارة أفضل قائمة على النظام البيئي. ^{[ 21 ]}