正在看一本可控核聚变的(半)科普著作《一个不可或缺的真相——聚变能源如何拯救地球》,作者是资深核聚变专家陈凤翔(Francis F. Chen)教授(已经九十多岁了)。其中他提到一个最简单也最出人意料的问题:把一个矿泉水瓶瓶口向下翻转,水马上就流出来了,为什么会这样?
对此的分析至少可以分为三层。第一层是压根意识不到这是个问题。第二层是明白为什么这是个问题,因为水下面有大气压,它原本可以支撑将近10米高的水柱,所以水居然会流出来是需要解释的。第三层是对此的解释:瑞利-泰勒不稳定性。
下面这篇文章,就是对瑞利-泰勒不稳定性的一个稍微详细一点的解读。

CFD理论|流动不稳定性 - BB学长的文章 - 知乎
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导读:介绍两种流动不稳定现象:开尔文-亥姆霍兹不稳定、瑞利-泰勒不稳定。

流动稳定性
流动稳定性(hydrodynamic stability) 流动受初始扰动后恢复原先运动状态的能力。外界的扰动如果会自动衰减,原先的流动便是稳定的;外界的扰动如果会发展,并转变为新的流动状态,这就是流动失稳现象。流动稳定性理论研究流体运动稳定的条件和失稳后流动的发展变化,包括转捩为湍流的过程。层流到湍流的转捩,一般始于失稳。但随着某流动参数(如雷诺数)的逐渐增大,流动失稳后也有可能过渡为另一种更为复杂的层流,最后再失去层流的规律性,转捩为湍流。本文介绍的两种不稳定现象是属于有一个明确界面的稳定性问题,

开尔文-亥姆霍兹不稳定
开尔文-亥姆霍兹不稳定性(英语:Kelvin–Helmholtz instability,名称来自开尔文男爵和赫尔曼·冯·亥姆霍兹)是在有剪力速度的连续流体内部或有速度差的两个不同流体的界面之间发生的不稳定现象。KH不稳定性广泛存在于高能量密度物理、地球和天体物理、惯性约束聚变、燃烧、玻色-爱因斯坦凝聚、石墨烯等领域。充分发展的KH不稳定性导致了星际飓风、星系旋臂、太阳风与地球磁层相互作用中大规模旋涡结构的形成;另一方面,被显著抑制的KH不稳定性有助于高准直、高长宽比、高稳定性超声速天体射流的形成。比如说风吹过水面时,在水面上表面的波的不稳定。而这种不稳定状况更常见于云、海洋、土星的云带、木星的大红斑、太阳的日冕中

动图封面
瑞利-泰勒不稳定
当重流体处于轻流体上方时,如果界面无限平整且不存在扰动,则该流体系统处于不稳定平衡状态。由于在自然界中扰动的不可避免性,即便是原本无限平整的界面在重力作用下也会发生失稳。这种由于轻流体推重流体(逆着加速度方向)或加速度由重流体指向轻流体所导致的流体界面不稳定性现象,一般称为瑞利泰勒不稳定性 (Rayleigh–Taylor Instability,RTI)现象。

这种不稳定性扮演了重要角色:在聚变内爆过程的减速阶段,RTI会影响靶丸的均匀压缩,严重情况下会导致靶丸壳层的破裂;同时在点火阶段中,RTI还会引起壳层材料与热区的掺混,降低中心热区的温度,导致点火失败。但在与一些内燃机燃烧推进相关的过程中,RTI会加剧液体燃料与氧气的混合,对促进燃烧过程是有利的。

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编辑于 2021-03-18 17:20

#卡塔尔亚洲杯##在失望的270分钟背后——数据解读国足亚洲杯之旅# FIFA赛后总结报告,是由国际足联FIFA Training Centre自主开发的足球分析语言“FIFA Football Language”进行的一种比赛分析方法。卡塔尔世界杯期间,这一报告首次正式亮相国际大赛。用前阿森纳主帅、现FIFA世界足球发展总监的话说,这套分析语言能够更加全面、细致地解析球场上发生的瞬间,解决了传统数据统计大多数只围绕控球阶段进行的缺陷。

本文基于亚足联发布的比赛报告,尝试从数据解读的角度,跳出比赛观感的限制,重温亚洲杯270分钟的起起落落...

【中国0-0塔吉克斯坦:中场失势,进攻尝试竟要靠他?】

【进攻尝试】

全场比赛,中国队共有122次“进攻尝试”(Breaking Lines,指通过传球、传中、过人等方式穿越对方防守阵线的次数)。其中,接近半数的进攻尝试,是通过高空球发起(60次),成功率勉强达到半成(成功29次)。

其中,张琳芃一人贡献了27次进攻尝试,26次传球方式,1次传中方式,全队最高。两位首发中场王上源和王秋明合计贡献了22次,但是两人贡献占比极度失衡,王秋明只有少得可怜的4次尝试。在这一统计上,“国足一哥”武磊数据挂零,登场15名球员中唯一。

【射门尝试】

首场比赛,中国队尝试射门11次,形成射门5次——其中2次射正、2次射偏、1次被封堵(上半场结束前王秋明参与的角球进攻)。在区域分布上,3次射门发生在禁区内,2次在禁区外。或许是因为被判犯规,朱辰杰形成进球的那次头球攻门,并未被计算在内。

第73分钟替补登场的谢鹏飞尝试了全队最多的3次射门,射正、射偏和被封堵各1次。首发的锋线搭档武磊和谭龙,合计仅有1次射门尝试,即是武磊的“踢空气”。两人之外,在射门尝试上贡献最多的首发球员便是王秋明,津门虎队长两次参与的角球攻势都制造了威胁。

【传球网络】

全场比赛,中国队累计传球最多的组合都是后场球员:蒋光太-张琳芃,19次;朱辰杰-刘洋,13次;张琳芃-蒋光太,11次;朱辰杰-蒋光太,10次;颜骏凌-朱辰杰,9次。

中前场球员方面,武磊接到的最多传球来自张琳芃(3次)。武磊的7次传球,基本都是传给身后位置的队友,并没有和谭龙建立联系。谭龙也只有6次传球,带动体系作用相当有限。

替补生力军登场后,中国队的进攻方式更加简洁,颜骏凌分别有2次传球,直接连线张玉宁和林良铭。

【传中】

传中这一数据,与比赛观感所反映的较为一致。中国队全场12次尝试传中,7次成功。刘彬彬贡献5次尝试领跑全队;刘洋4次紧随其后;张琳芃、谢鹏飞和林良铭各有1次。

值得注意的是,中国队没有一脚传中发生在禁区范围内,多是禁区外围和斜45度的隔靴搔痒。与传中区域相对应的是,没有一脚理论上最具威胁的倒三角传中,12次尝试中,7次为球路远离球门的外旋球,基本由边翼卫顺足发起。林良铭和谢鹏飞两位逆足边锋登场后,则分别贡献了一次球路转向球门的内旋球。总体而言,中国队的传中手段相对单调,威胁极其有限。

【主动要球】

Offering to Receive描述了球员为了接球而主动做出的准备和调整,包括调整身体姿势、跑位、指挥队友传给自己的路线等等,可简单理解为“要球”,该项数据反映球员接应的积极程度。

中国队共有216次主动要球尝试,成功77次。中场王上源相对最为活跃,共有52次要球尝试,15次接球成功。作为鲜明对比的是,搭档王秋明只有9次要球尝试,在场上几乎隐身。这也难怪,在换人调整之前,中国队近乎少打一人的中场如此失势。

前场球员方面,武磊9次尝试1次成功,谭龙10次尝试2次成功,锋线两人都显得相当孤立。替补出场后,张玉宁的作用立竿见影,14次要球7次成功。

此外,中国队只有41次要球尝试,发生在对方的防守阵线内,压力之下球员缺乏主动接应的意识,队友不敢冒着风险尝试威胁传球,甚至场外因素影响下沉重的心理包袱,都是这一奇怪现象可能的原因。

【跑动距离和速度】

在跑动距离上,中国队全场跑动距离为111.3千米,张琳芃、王上源、刘洋和刘彬彬四人跑动距离超过10千米。首发阵容中,跑动最少的外场球员是谭龙,跑动6.6千米。此前被诟病只会龟缩门线的颜骏凌,本场比赛也有6.1千米的跑动数据,屡次出击化解险情。

在跑动速度上,单次速度最快的是朱辰杰,交出了32.5千米/时的极限速度。在具体的速度区间分配上,刘洋、刘彬彬、张琳芃和武磊都有超过百米的极高强度跑动(时速高于25千米/时),刘洋共计极高强度跑动267.3米,与身后队友拉开了断层差距。

【黎巴嫩0-0中国:多项数据回暖,但是武磊啊...】

【进攻尝试】

第二场比赛,中国队全场共有134次进攻尝试,多于上一场的122次,整体观感更加进取。在具体的进攻手段上,中国队也修正了上一场比赛执着于长传冲吊的错误(本场51次尝试23次成功),更多的渐进式组织(55次尝试47次成功)。这也反映出,扬科维奇和队员们,绝非毫无思考和调整的能力。

具体到球员,张琳芃依然是尝试最多的球员(22次),其中15次传球方式,2次传中,另有5次持球推进。这一次,国足队长并没有孤军奋战。在球场另一侧,刘洋贡献了20次进攻尝试,包括4次持球推进。

上一场被痛批完全隐身的中场,本场也找回了存在感。顶替王秋明出场的徐新,贡献了16次进攻尝试,包括全队最多的8次穿透式传球。王上源则继续稳定发挥,交出了12次进攻尝试。

【射门尝试】

第二场比赛,中国队尝试射门15次,形成射门12次——其中7次射正、5次射偏。在区域分布上,8次射门发生在禁区内,4次在禁区外。

武磊尝试了全队最多的4次射门,但是射偏和被封堵各1次,射正的2次又都被门将和防守球员化解。张玉宁的3次射门,则全部射正,可惜也都没能转化为进球。

【传球网络】

第二场比赛,传球次数最多的五组中国球员,依然集中在后场。张琳芃填满了数据栏,与每一位登场的队友,都有至少一脚的传球联系。

中前场球员方面,徐新是给张玉宁传球最积极的队友(5次),刘洋是给戴伟浚传球最积极的队友(7次)。给武磊传球最多的队友是张玉宁(2次),反之武磊则一脚球都没给张玉宁传...

【传中】

第二场比赛,中国队15次尝试传中,成功3次,传中成功率出现下滑。刘洋交出全队最多的4次尝试;戴伟浚和刘彬彬各有3次;张琳芃与谢鹏飞则各有2次。

与上一场一致,中国队还是没有一脚传中发生在禁区范围内。但是在传中手段上,中国队却有所变化,出现了第一场不曾出现的直线传中(第43分钟由戴伟浚发起,制造了此后张玉宁、武磊的连续3次射门),以及更多吊向后门柱的高远球。

【主动要球】

第二场比赛,中国队全场累计354次主动要球,成功97次,数量远好于上一场。在区域分布上,中国队168次要球尝试发生在对方的防守阵线内,同样远多于上一场。在第一场的沉闷过后,开始适应亚洲杯强度的国足将士,似乎正在向期待中的势头发展。

本场首发的张玉宁,59次主动要球全队最多,支点效应显著。武磊和戴伟浚也各有38次要球尝试,较之上一场,中国队全队的接应积极性都体现出明显的进步。

【跑动距离和速度】

在跑动距离上,中国队全场跑动距离为113.2千米,戴伟浚、王上源、张琳芃和刘洋四人跑动距离超过10千米,王上源连场交出11千米的大量跑动。首发阵容中,跑动最少的外场球员是武磊,跑动6.9千米。值得一提的是,同样在第66分钟被换下,武磊的跑动距离,却比张玉宁少了将近1千米...

在跑动速度上,单次冲刺速度最快的是刘彬彬,交出了33.2千米/时的极限速度。在具体的速度区间分配上,刘洋、刘彬彬、张琳芃和武磊都有超过百米的极高强度跑动(时速高于25千米/时),其中武磊和刘洋的极高强度跑动均超过200米。

【卡塔尔1-0中国:又回到最初的起点】

【进攻尝试】

第三场比赛,中国队“仅有”115次进攻尝试,甚至少于场面滞涩的第一轮。或许是进球心切,本场比赛,中国队大量选择简单的长传,64次高空球尝试为三场最多。

具体到球员,张琳芃连续第三场作为尝试最频繁的球员(29次),包括26次传球和3次传中。另有5次持球推进。刘洋继续排名次席,贡献了12次进攻尝试,同样以传球和传中为主。此外,本场首发的韦世豪和林良铭各有3次尝试,均贡献了1次成功的持球推进。

【射门尝试】

事关出线的生死战,中国队共有11次射门尝试,形成射门7次——其中1次射正、6次射偏。射正次数为三场最低,仅有的一次射正,是韦世豪的门前包抄。在区域分布上,9次射门发生在禁区内,2次在禁区外。

韦世豪包办了全队最多的4次射门,但是仅有1次射正。张玉宁同样尝试了3次射门,2次偏出,1次被防守球员化解。令人唏嘘的是,卡塔尔队领先之后的整整20分钟,在最迫切需要进球的关头,中国队居然都没有一次射门尝试,这也正好是武磊换下韦世豪后的时间段。

【传球网络】

传球次数最多的五组中国球员,较之前两场出现了一些变化:张琳芃上半场给刘彬彬(7次)、下半场给谢鹏飞(5次)的传球,都排进了前五。

中前场球员方面,张玉宁分别给韦世豪和林良铭传球3次,甚至兼职扮演了前场串联核心。在同场的23分钟里,张玉宁给武磊传球2次,收获的反馈又一次挂零。

【传中】

第三场比赛,中国队尝试了14次传中,3脚成功。刘洋和张琳芃均以3次尝试领跑全队。

与此前两次不同,中国队本场的传中分布出现了明显变化——左路4次,右路10次,并且首次产生了压入禁区的传中(2次,均来自左路)。成功的3次传中,也都来自右路。在传中手段上,中国队尝试了8次吊向后点的高远球,同样是三场之最。

【主动要球】

第三场比赛,中国队全场累计210次主动要球,成功77次,尝试次数甚至不如首战。在区域分布上,中国队95次要球尝试发生在对方的防守阵线内,较之第二轮大幅回落。

本场复出并首发的韦世豪,28次主动要球全队最多,张玉宁23次,林良铭17次,全新的攻击线组合,的确表现出了“年轻人”应有的活力和积极性。最后时刻被推上锋线的蒋圣龙,在极其有限的时间里也有2次要球尝试,可惜无一成功。

【跑动距离和速度】

在跑动距离上,中国队全场跑动距离为112.3千米,张琳芃、刘洋和张玉宁三人跑动距离超过10千米,此前两场跑动里程上双的王上源,本场仅有9.5千米。首发阵容中,跑动最少的外场球员是刘彬彬,45分钟跑动5.4千米。

在跑动速度上,单次冲刺速度最快的是替补出场的刘彬彬,33.6千米/时的极限速度,是三场比赛中的全队第一。在具体的速度区间分配上,蒋光太、张琳芃、刘洋和刘彬彬四人都有超过二百米的极高强度跑动(时速高于25千米/时),刘洋再次交出373米的断层领先数据,坐实“跑不死”名头。

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