Термодинамическая энтропия потока Эйлера остается постоянной, следуя правилам термодинамики. Профессор Махендра Верма и научный сотрудник Сумьядип Чаттерджи с факультета физики, ИИТ Канпур, ввел «гидродинамическую энтропию» как меру порядка в многомасштабных неравновесных системах, таких как гидродинамические и астрофизические системы, и применил ее к турбулентности.
Они обнаружили, что двумерный поток Эйлера, или поток без вязкости, развивается от беспорядка к порядку. В этом исследовании использовались аналитические аргументы и точное численное моделирование, которое предлагает содержательную информацию, которая может улучшить подход ученых к чрезвычайно важным фундаментальным вещам, таким как порядок, разупорядочение эволюции, второй закон термодинамикии термализация — процесс, посредством которого физические процессы достигают теплового равновесия.
Двумерный поток Эйлера меняется от порядка к беспорядку, и система выходит из равновесия из-за загадочного обмена энергией между структурами потока, который нарушает точный энергетический баланс. Неравновесное поведение двумерной эйлеровой турбулентности вызвано обратным каскадом энергии.
Используя гидродинамическую энтропию для эйлеровой турбулентности, ученые показали, что гидродинамическая энтропия двумерного эйлерова потока уменьшается со временем при его приближении к асимптотическому состоянию. Дуэт также обнаружил, что конечное состояние потока критически зависит от начального состояния.
Результаты показывают, что изолированная динамическая система может развиваться от беспорядка к порядку в макроскопических масштабах и что необходимо с осторожностью относиться к общим утверждениям об «эволюции от порядка к беспорядку» в любой системе. Основываясь на своих открытиях, профессор Верма и г-н Чаттерджи полагают, что подобная эволюция может происходить в самогравитирующих системах.
По мнению ученыхГидродинамическая энтропия может быть полезна для количественного определения порядка в биологических, гидродинамических, астрофизических, экологических и экономических системах.
Справочник журнала:
- Махендра К. Верма и Сумьядип Чаттерджи. Гидродинамическая энтропия и возникновение порядка в двумерной эйлеровой турбулентности. Физические обзоры жидкостей. Том 7. Ноябрь 2022 г. Номер статьи: 114608. DOI: 10.1103/PhysRevFluids.7.114608
