Den termodynamiska entropin för Eulerflödet förblir konstant, enligt termodynamikens regler. Prof. Mahendra Verma och forskare Soumyadeep Chatterjee från institutionen för fysik, IIT Kanpur, introducerade "hydrodynamisk entropi" som ett mått på ordning i ett flerskaligt, icke-jämviktssystem som hydrodynamiska och astrofysiska system och tillämpade det på turbulens.
De fann att 2D Euler-flöde, eller flöde utan viskositet, går från oordning till ordning. Analytiska argument och exakta numeriska simuleringar användes i denna studie, som erbjuder insiktsfull information som kan förbättra hur forskare närmar sig avgörande viktiga grundläggande ämnen som ordning till störningsevolution, andra lagen om termodynamikoch termalisering, den process genom vilken fysikaliska processer uppnår termisk jämvikt.
Det tvådimensionella Eulerflödet förändras från ordning till oordning, och systemet är ur jämvikt på grund av ett spännande energiutbyte mellan flödesstrukturerna som bryter mot den exakta energibalansen. Ojämviktsbeteendet för 2D Euler-turbulens orsakas av en omvänd kaskad av energi.
Genom att använda hydrodynamisk entropi till Euler-turbulens har forskare visat att den hydrodynamiska entropin för 2D Euler-flöde minskar med tiden under dess närmande till det asymptotiska tillståndet. Duon har också funnit att det slutliga tillståndet för flödet beror kritiskt på initialtillståndet.
Fynden illustrerar att det isolerade dynamiska systemet kan utvecklas från störning till ordning i makroskopiska skalor och att det finns ett behov av att vara försiktig med allmänna påståenden om "utvecklingen från ordning till oordning" i vilket system som helst. Baserat på deras resultat tror Prof. Verma och Mr. Chatterjee att en liknande utveckling kan inträffa i självgraviterande system.
Enligt forskare, kan hydrodynamisk entropi vara användbar för att kvantifiera ordning i biologiska, hydrodynamiska, astrofysiska, ekologiska och ekonomiska system.
Tidskriftsreferens:
- Mahendra K. Verma och Soumyadeep Chatterjee. Hydrodynamisk entropi och uppkomst av ordning i tvådimensionell Euler-turbulens. Fysiska granskningsvätskor. Volym 7. november 2022. Artikelnr: 114608. DOI: 10.1103/PhysRevFluids.7.114608
