Los anillos de vórtice son una intrigante maravilla de la dinámica de fluidos que están omnipresentes en toda la naturaleza. Estos vórtices toroidales, o con forma de rosquilla, se forman con la sangre que fluye por el corazón humano, son expulsados como anillos de burbujas por los delfines y otros mamíferos marinos para divertirse, e incluso son expulsados de los cráteres de los volcanes en erupción. Estos vórtices consisten en un fluido circulante que gira alrededor de un bucle cerrado; es decir, las líneas de vórtice del fluido circulante forman un anillo. Los anillos de vórtices se forman al expulsar una porción de fluido a través de un orificio con un borde afilado en un fluido ambiental estacionario. Las interacciones viscosas entre los dos fluidos hacen que el fluido expulsado se enrosque sobre sí mismo de forma axisimétrica, formando un vórtice en forma de dona que circula alrededor de un núcleo de vórtice y se traslada en la dirección normal al orificio.
Para información: Ryan McKeown
Sobre la derecha:Colisión de anillos de vórtices y primer plano de la ruptura del núcleo del vórtice. Abajo a la izquierda: Reconstrucción en 3D de la colisión del anillo de vórtices.La banda hueca a lo largo del anillo exterior de la colisión es el núcleo del vórtice.
La colisión frontal entre dos anillos de vórtices idénticos ha sido examinada previamente de forma macroscópica, y se ha demostrado que la colisión produce un patrón de flujo complejo; sin embargo, nunca se ha explicado la dinámica de la colisión. Cuando dos anillos de vórtices laminares chocan frontalmente, ambos se expanden primero radialmente a lo largo del plano de colisión a medida que sus núcleos se acercan el uno al otro. Sin embargo, cuando la distancia entre los núcleos se hace comparable a su tamaño, dependiendo del número de Reynolds inicial, se reconectan en anillos de vórtices secundarios o se rompen en una nube turbulenta, como se muestra arriba a la derecha. Me interesa examinar las interacciones rápidas y cercanas de estos núcleos de vórtices, especialmente a números de Reynolds más altos, ya que parecen mostrar una cascada de energía a escalas de longitud cada vez más pequeñas en un tiempo finito.