Forskere i USA har isolert en turbulenskule inne i en tank med vann og holdt den oppe ved å skyte virvelringer fra hjørnene på tanken. William Irvine og kolleger ved University of Chicago sier at deres nye teknikk kan føre til en transformasjon i måten turbulens studeres eksperimentelt på.
Fra virvler i en bekk til virvling av gass i interstellart rom, turbulens underbygger oppførselen til mange forskjellige systemer i naturen. Hovedkarakteristikkene er enkle å oppdage og inkluderer uregelmessige og uberegnelige svingninger i hastighet og trykk. Til tross for at de er allestedsnærværende, sliter forskere med å beskrive nøyaktig hvordan turbulente væsker oppfører seg.
"Turbulens dukker opp overalt rundt oss, men det fortsetter å unngå det fysikere anser som en tilfredsstillende beskrivelse." forklarer Irvine. "For eksempel, hvis du spør, kan jeg forutsi hva som skjer videre når jeg stikker i denne regionen med turbulens? Svaret er nei. Ikke engang egentlig med en superdatamaskin.»
Kontrollerte forstyrrelser
Selv om turbulens kan skapes og studeres i laboratoriet, er det svært vanskelig å hindre en turbulent væske i å samhandle med veggene i beholderen, eller røreapparatet som brukes til å generere turbulens. Så langt har dette tilbakeslaget hindret fysikere i å forstå hvordan turbulente væsker utvikler seg over tid hvis de blir stående uforstyrret, eller hvordan de reagerer på kontrollerte forstyrrelser.
For å takle denne utfordringen forsøkte teamet til Irvine å skape et fullstendig isolert område med turbulens ved å bruke virvelringer. Dette er sirkulære virvler av væske som genererer turbulens når de kolliderer med hverandre.
Først gjorde Irvine og kollegene dette ved å plassere virvelgenererende ringstråler i hver ende av en vanntank. Vannet ble sådd med bobler for å visualisere bevegelsene til ringene. Selv om turbulens ble observert i utgangspunktet, rekombinerte strømmene seg til slutt for å lage nye sett med ringer, som bøyde seg bort fra det opprinnelige kollisjonspunktet.
Åtte virvelringer
I sin siste studie plasserte teamet til Irvine i stedet en ringjet i hvert hjørne av tanken – med langt mer interessante resultater. Da de åtte virvelringene kolliderte, skapte de en omtrent sfærisk kule av turbulens i midten av tanken. Ikke bare var ballen fullstendig isolert fra tankens vegger; det kunne opprettholdes ganske enkelt ved å skyte flere virvelringer inn i tanken med jevne mellomrom.
"Ingen visste at dette var mulig," sier teammedlem Takumi Matsuzawa. «Turbulens er veldig bra til å blande ting; hvis du blander melken i kaffen, kan du bare få inn en eller to virvler før den blir helt blandet. Det faktum at vi kan holde det på plass er veldig overraskende."
Det er som å sitte rolig på et jorde med en piknik og se på en storm som raser 50 fot unna
William Irvine
Med dette oppsettet kunne teamet kombinere virvelringer som LEGO-blokker – kontrollerende parametere inkludert ringenes energi og helisitet – sistnevnte beskriver om virvlene roterte med eller mot klokken.
Er turbulent strømning universell tross alt?
På sin side kunne de finjustere parametrene for turbulensen inne i ballen, og deretter observere hvordan den utviklet seg etter hvert som de holdt den oppe med flere virvelringer – eller hvordan den forsvant da de sluttet å legge til nye ringer. "Det er som å sitte rolig på et jorde med en piknik og se på en storm som raser 50 fot unna," beskriver Irvine.
Forskerne håper nå arbeidet deres kan føre til et gjennombrudd i utviklingen av nye teknikker for å studere turbulens. Ved å skulpturere turbulente strømmer ved hjelp av virvelringer, antyder de at turbulens kan behandles som en tilstand av materie med funksjoner som kan kontrolleres og manipuleres nøye.
I sin tur kan dette bane vei for et mangfoldig utvalg av nye eksperimenter, som utforsker mange forskjellige eksempler på turbulente strømmer i naturen. "Jeg håper virkelig dette kan bidra til å åpne opp en ny lekeplass i feltet," sier Irvine.
Forskningen er beskrevet i Naturfysikk.
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Bil / elbiler, Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- BlockOffsets. Modernisering av eierskap for miljøkompensasjon. Tilgang her.
- kilde: https://physicsworld.com/a/balls-of-turbulence-are-isolated-using-vortex-rings/
- : har
- :er
- :ikke
- $OPP
- 50
- a
- legge
- adresse
- Etter
- Alle
- Selv
- og
- besvare
- vises
- ER
- rundt
- Array
- AS
- At
- borte
- ball
- BE
- blir
- før du
- Blocks
- gjennombrudd
- men
- by
- kameraer
- CAN
- nøye
- senter
- utfordre
- egenskaper
- Chicago
- Kaffe
- kollegaer
- kolliderer
- kombinere
- helt
- Vurder
- inneholde
- Container
- kontrolleres
- kontrollerende
- Corner
- hjørner
- kunne
- skape
- opprettet
- beskrive
- beskrevet
- beskrivelse
- Til tross for
- Utvikling
- gJORDE
- forskjellig
- vanskelig
- diverse
- hver enkelt
- lett
- enten
- slutt
- energi
- Selv
- etter hvert
- utvikle seg
- utviklet seg
- nøyaktig
- eksempel
- eksempler
- eksperimenter
- forklarer
- Utforske
- Faktisk
- langt
- Egenskaper
- Feet
- felt
- avfyring
- Først
- flyten
- Rennende
- Flows
- svingninger
- væske
- Til
- fra
- GAS
- generere
- få
- god
- skjer
- Ha
- hjelpe
- håp
- Hvordan
- HTTPS
- i
- if
- bilde
- in
- inkludere
- Inkludert
- informasjon
- i utgangspunktet
- innsiden
- i stedet
- samhandler
- interessant
- interstellar
- inn
- isolert
- utstedelse
- IT
- DET ER
- Jets
- jpg
- lab
- lasere
- siste
- føre
- venstre
- i likhet med
- Hoved
- manipulert
- mange
- Saken
- max bredde
- medlem
- Melk
- bland
- blandet
- Blanding
- mer
- bevegelser
- Natur
- Ny
- neste
- Nei.
- nå
- observere
- of
- ONE
- bare
- åpen
- or
- original
- Annen
- ut
- enn
- parametere
- vraket
- Fysikk
- Fysikkens verden
- rør
- Sted
- plassering
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- Point
- Stikke
- mulig
- forutsi
- press
- forebygge
- rasende
- virkelig
- region
- forskning
- forskere
- Svare
- Resultater
- Ringe
- omtrent
- sier
- sier
- sett
- oppsett
- ganske enkelt
- Sittende
- So
- så langt
- ettertraktet
- Rom
- Spot
- Tilstand
- Når det gjelder
- stoppet
- Storm
- stream
- Struggle
- studert
- Studer
- Studerer
- foreslår
- superdatamaskin
- overrask
- Systemer
- tank
- lag
- teknikker
- Det
- De
- deres
- deretter
- Disse
- de
- ting
- denne
- thumbnail
- tid
- til
- spor
- Transformation
- sant
- turbulens
- turbulent
- SVING
- to
- forståelse
- Universell
- universitet
- University of Chicago
- us
- brukt
- ved hjelp av
- Hastighet
- veldig
- var
- se
- Vann
- Vei..
- we
- Hva
- når
- om
- hvilken
- med
- Arbeid
- verden
- ennå
- Du
- Din
- zephyrnet