開(kāi)爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性

如風(fēng)吹過(guò)水面時(shí)，在水面上表面波的不穩(wěn)定。開(kāi)爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性理論可預(yù)測(cè)不同密度的流體在不同的運(yùn)動(dòng)速度下不穩(wěn)定狀態(tài)的發(fā)生，以及層流變成湍流的界限。

H.亥姆霍茲研究了界面處存在諸如波浪之類(lèi)的小擾動(dòng)時(shí)的兩種不同密度流體的動(dòng)力學(xué)特征。對(duì)于足夠短的波長(zhǎng)，如果忽略表面張力，則兩種具有不同速度和密度的平行運(yùn)動(dòng)的流體會(huì)產(chǎn)生在所有速度下都不穩(wěn)定的界面。表面張力能抑制短波長(zhǎng)導(dǎo)致的不穩(wěn)定性，但是理論預(yù)測(cè)表明，當(dāng)速度超過(guò)閾值后仍會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，控制系統(tǒng)線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)的流體方程具有奇偶時(shí)間對(duì)稱(chēng)性，當(dāng)且僅當(dāng)奇偶時(shí)間對(duì)稱(chēng)性自發(fā)破裂，開(kāi)爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性才會(huì)發(fā)生。

對(duì)于密度和速度連續(xù)變化的分布（較淺的層位于最上），開(kāi)爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性的動(dòng)力學(xué)由泰勒-戈德斯坦方程描述，是否誘發(fā)不穩(wěn)定由理查孫數(shù)決定。通常，理查孫數(shù)小于0.25的流動(dòng)是不穩(wěn)定的。

在數(shù)值上，以時(shí)間或空間方法模擬開(kāi)爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定性。在時(shí)間方法中，實(shí)驗(yàn)人員認(rèn)為周期性（循環(huán)）腔室中的流體以平均速度（絕對(duì)不穩(wěn)定性）“運(yùn)動(dòng)”。在空間方法中，實(shí)驗(yàn)人員使用自然進(jìn)出口條件（對(duì)流不穩(wěn)定性）來(lái)模擬。