何时为漂浮涡旋等价于黑洞炸弹?
流体动力学
2025-11-10 v1 广义相对论与量子宇宙学
摘要
排涡旋提供了一个强大的平台,用于进行桌面实验中的黑洞现象模拟。在有限容器内的实际流体系统中,低频波通过涡旋被放大后在墙壁上反射,导致系统不稳定。已在引力背景中称为黑洞炸弹的这一过程,表现为自由表面的摆动。然而,在考虑具有非奇异涡旋分布的现实涡旋核心后,类比变得更为细致。我们通过分析浅水且无粘性极限下的非排涡旋来进行研究。于是,低循环情况下,摆动对应于涡旋场的不稳定性;而在高循环情况下,当流体从涡旋核心被排出时,失稳机制与黑洞炸弹的失稳机制相吻合。我们的变分框架区分了涡旋扰动与非旋扰动的能量贡献,为Jansson等人(2006年)报导的旋转多边形不稳定性提供了新的见解。从类比引力的角度来看,我们认定空心核心涡旋是探索流体中类黑洞不稳定性的优化范畴。
引用
@article{arxiv.2511.05351,
title = {When is a sloshing vortex an analogue black hole bomb?},
author = {Sam Patrick and Leonardo Solidoro and Maurício Richartz and Pietro Smaniotto and Patrik Švančara and Silke Weinfurtner and Ruth Gregory},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05351},
year = {2025}
}
备注
27 pages, 9 figures