Vortex ringen zijn een intrigerend wonder van vloeistofdynamica die alomtegenwoordig zijn in de natuur. Deze toroïdale, of donutvormige wervelingen, worden gevormd door bloed dat door het menselijk hart stroomt, uitgestoten als bellenringen door dolfijnen en andere zeezoogdieren ter vermaak, en zelfs uitgestoten uit de kraters van uitbarstende vulkanen. Deze wervelingen bestaan uit een circulerende vloeistof die rond een gesloten lus draait; dat wil zeggen dat de wervellijnen van de circulerende vloeistof een ring vormen. Vortex ringen worden gevormd door een slok vloeistof door een opening met een scherpe rand in een stilstaande vloeistof te werpen. De visceuze interacties tussen de twee vloeistoffen zorgen ervoor dat de uitgeworpen vloeistof asymmetrisch op zichzelf terugkrult, waardoor een donutvormige vortex wordt gevormd die rond een vortexkern circuleert en zich in de richting normaal aan de opening vertaalt.
Voor informatie: Ryan McKeown
Boven rechts: Vortexringbotsing en close-up van vortexkernafbraak. Linksonder: 3D-reconstructie van vortexringbotsing. De holle band langs de buitenste ring van de botsing is de vortexkern.
De frontale botsing tussen twee identieke vortexringen is eerder macroscopisch onderzocht, en er is aangetoond dat de botsing een complex stromingspatroon produceert; de dynamica van de botsing is echter nooit verklaard. Wanneer twee laminaire vortex ringen frontaal met elkaar in botsing komen, breiden zij beiden eerst radiaal uit langs het botsingsvlak wanneer hun kernen elkaar naderen. Wanneer de afstand tussen de kernen echter vergelijkbaar wordt met hun grootte, afhankelijk van het initiële Reynoldsgetal, verbinden ze zich weer tot secundaire wervelringen of vallen uiteen in een turbulente wolk, zoals hierboven rechts te zien is. Ik ben geïnteresseerd in het onderzoeken van de snelle, korte-afstand interacties van deze wervelkernen, vooral bij hogere Reynoldsgetallen, omdat ze een cascade van energie lijken te vertonen naar steeds kleinere lengteschalen in eindige tijd.