Рекордсмен подводного плавания - меч-рыба.
При течении вязкой жидкости и даже газов (они тоже обладают вязкостью) возле поверхности образуется так называемый пограничный слой - область, где скорость течения меняется от нуля на стенке до некоторой постоянной величины на удалении от нее. Градиент скорости показывает, с какой скоростью это происходит.
Чем меньше градиент скорости, тем слабее трение в потоке, тем более устойчиво течение. Один из таких примеров - движение тороидального вихря. Поток, закрученный в тугую спираль и свернутый в кольцо, может пролететь в воздухе, не рассеиваясь, десятки метров.
Область вокруг тороидального вихря можно разбить на две части: внешнее невязкое течение с нулевым сопротивлением и внутреннее с незначительным градиентом скоростей и, следовательно, чрезвычайно малым вязким трением. Этим и объясняется устойчивость тороидального вихря.
Так может выглядеть двигатель для морской воды, собранный из чередующихся магнитных и электрических полюсов. Взаимодействие полей вызывает течения проводящей жидкости, подобные потокам в тороидальном вихре.
Эксперименты показали, что даже волнистая поверхность типа "стиральной доски" может несколько понизить гидродинамическое сопротивление, но только в определенном диапазоне скоростей. А волна упругой деформации, бегущая по поверхности с определенной скоростью и амплитудой, в принципе способна уменьшить его почти до нуля.
При обтекании потоком воды гладкого шара на его поверхности возникает пограничный слой, который тянется на длину радиуса шара. После его разрушения образуется обширная область сильных завихрений, создающих торможение (а).
Проволочное колечко, надетое на шар перед его экватором, разрушает пограничный слой. Он отрывается ниже по потоку, и гидродинамическое сопротивление падает в десятки раз (б).
Градиент скоростей, возникающий при течении вязкой жидкости, приводит к вращению ее элементов и образованию вихрей.
Так выглядит "игра" вихревых колец.
"Генератор вихрей" из консервной банки.
Вода, вытолкнутая из круглого отверстия поршнем, сворачивается в тороидальный вихрь. ак же ведет себя и воздух, вылетающий из "генератора".
