127年后，物理谜语终于解决了

在2016年荷兰的海滩上。奇怪的环。这是我们看到的效果吗？在这里，很多不同的效果都在播放。

他在纸上解决了一个127岁的物理问题，证明了偏离船只醒来。五年后，实际实验证明他是正确的。

“看到图片在电脑屏幕上出现是我曾经工作过的最佳日子，”挪威科技大学（NTNU）的能源和流程工程系副教授SimenÅdnøyEllingsen说。

那是博士候选人Benjamin Keeler Smeltzer和Master的学生Eirikæsøy在ellingsen是对的实验室中展出的那一天，并将他的照片从实验中寄给他。五年前，Ellingsen从1887年挑战了知识，用笔和纸张，并赢了。

他解决了关于船上所谓的开尔文角度的问题，这已经被淘汰了127年。船唤醒是船只或独木舟在穿过水时使船或独木舟进行的V形图案。你无疑见到了一个在某些时候。

从左到来，SimenAndreasÅdnøyellingsen，Benjamin Keeler Smetzer和Eirikæsøy发现了他们正在寻找的浪潮。

39度

已经假定船后面的V形唤醒的角度应该始终在39度以下，只要水不太浅。无论它是超级堤还是鸭子，这应该永远是真的。或不。

出于如此许多接受的事实，这结果是错误的，或者至少不是总是这种情况。Ellingsen能够证明这一点。

“对我来说，这是一个完全新的领域，没有人告诉我很难，”Ellingsen在他首先做出发现时解释道。

在某些情况下，船唤醒实际上可以具有完全不同的角度，甚至可以相对于船的方向偏心。当不同层的不同水流时，这可能发生这种情况，称为剪切流。对于剪切流程，凯尔文在船上的理​​论不适用。

“这占据了Cauchy，Poisson和Kelvin的人的天才第一次解决这些波浪问题，即使是最简单的静水没有水的情况。我们在稍后将更多的普通案例更容易，就像我们在这里在这里一样，“Ellingsen解释道。

椭圆形戒指

没有电流，环波是完美的圆圈。但是在表面下的电流，环是椭圆形和偏心。

在某些情况下，环波也表现得很有趣。如果您在宁静的夏日湖中扔鹅卵石，波纹模式将是完美的同心圆圈。但如果有剪切流量。然后，环可能变成椭圆形。

Ellingsen还预测了这一点，扩大了1815年的Cauchy和Poisson的理论。

“在我做第一个计算之后，我在荷兰的海滩上观看了浪潮后的水流退出。我在水中做了一些戒指，拍了一些照片。在以后看着他们，戒指看起来令我看起来，我很兴奋。那不是科学，当然，但现在是！“埃尔顿说。

实验室研究备份计算

这就是Ellingsen如何在普及的流体力学封面上结束。但他的所有计算都已在纸上完成，并且尚未经验遵守。

然而，现在，由于博士候选人和硕士的学生，有能够在专门开发的研究坦克进行实验的博士候选人和硕士学位，有实验室研究。

Eirikæsøy拥有技术人员的背景，节省了建设实验室的时间和金钱。让所有东西都花了大约六个月了。

“æsøy和我设置了所有设备以创建我们需要的电流，”Smeltzer解释说。他们的结果也发表在流体力学杂志上。“这非常令人着重的是，我们的小波浪盆地的实验正在那里发表，”Smeltzer说。

实用用途

他们对海尔文角度的研究的结果可能具有真正的实际后果，例如可能有助于减少船舶的燃料消耗。船上的大部分燃料实际上进入了波浪。

“如果船只在上游的下游行驶，则燃油消耗可以加倍，”Ellingsen说。

船在所有这些照片中以相同的速度移动，50厘米/秒。根据凯尔文的理论，所有三个醒来都应该看起来一样，但他们没有。尝试计算船后面的横向波（每个图像顶部的小白点）。剩下：偏斜的波浪。这里，表面不移动，但是表面下面有电流。中心：相同的速度，也与静止的表面相同，但对于这种情况，存在抵抗运动方向的水下电流。对：对于这种情况，船和水下电流在相同的方向上移动，仍然没有表面运动。（这是在船开始移动之后不久，所以你可以看到波浪在后面靠近）。

这些计算是基于美国哥伦比亚河口口的电流制作的。这里的电流很强，船只很多。

因此，对不同电流的船只和船舶的研究对于有兴趣降低燃料消耗的任何人都很重要，因此是排放的。

船在船前醒来

Ellingsen坚持认为他们的结果不反驳克尔文的理论，只能延伸它。只要水深在表面下面没有电流层，开尔文的角度仍然是真的。

但一旦水层之间的运动，就这样不同的层以不同的速度移动，角度变化。有时候很多。

从理论上讲，具有极强的电流垂直于船的方向移动，尾迹实际上可以在一侧的船前面最终。

“那么你应该在别的地方航行，”Ellingsen说。

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参考：副表面剪切电流改性表面波图案的观察。作者：王莹，中国液体力学杂志CHINESE。Benjamin K. Smeltzer，EirikæsøyogsimenÅ。Ellingsen。DOI：https://doi.org/10.1017/jfm.2019.424