Anéis de Vórtice são uma intrigante maravilha da dinâmica dos fluidos que são omnipresentes em toda a natureza. Estes vórtices toroidais, ou vórtices em forma de donut, são formados por sangue que flui através do coração humano, expelidos como anéis de bolhas por golfinhos e outros mamíferos marinhos por diversão, e até ejectados das crateras dos vulcões em erupção. Estes vórtices consistem num fluido circulante que gira em torno de um loop fechado, ou seja, as linhas de vórtice do fluido circulante formam um anel. Os anéis de vórtice são formados pela ejeção de uma gota de fluido através de um orifício com uma borda afiada em um fluido ambiente, estacionário. As interações viscosas entre os dois fluidos fazem com que o fluido ejetado se enrole de volta sobre si mesmo de forma assimétrica, formando um vórtice em forma de donut que circula em torno de um núcleo de vórtice e se traduz na direção normal para o orifício.
Para informações: Ryan McKeown
Acima da direita:Colisão do anel de vórtice e grande plano de quebra do núcleo de vórtice. Abaixo à esquerda: reconstrução 3D da colisão do anel de vórtice. A banda oca ao longo do anel externo da colisão é o núcleo do vórtice.
A colisão frontal entre dois anéis de vórtice idênticos foi previamente examinada macroscopicamente, e foi demonstrado que a colisão produz um padrão de fluxo complexo; contudo, a dinâmica da colisão nunca foi explicada. Quando dois anéis de vórtice laminar colidem de frente, ambos expandem-se radialmente ao longo do plano de colisão à medida que os seus núcleos se aproximam um do outro. Entretanto, quando a distância entre os núcleos se torna comparável ao seu tamanho, dependendo do número inicial de Reynolds, eles se reconectam em anéis de vórtice secundários ou se decompõem em uma nuvem turbulenta, como mostrado acima à direita. Estou interessado em examinar as interações rápidas e de curta distância desses núcleos de vórtice, especialmente em números Reynolds mais altos, pois eles parecem mostrar uma cascata de energia para escalas de comprimento cada vez menores em tempo finito.