Türbülans topları girdap halkaları kullanılarak izole edilir – Fizik Dünyası

ABD'deki araştırmacılar, bir su tankının içindeki bir türbülans topunu izole ettiler ve tankın köşelerinden girdap halkaları ateşleyerek onu sürdürdüler. William Irvine ve Chicago Üniversitesi'ndeki meslektaşları, yeni tekniklerinin türbülansın deneysel olarak incelenme biçiminde bir dönüşüme yol açabileceğini söylüyor.

Bir akıntıdaki girdaplardan yıldızlararası uzayda dönen gazlara kadar türbülans, doğadaki birçok farklı sistemin davranışını destekler. Başlıca özellikleri kolayca tespit edilebilir ve hız ve basınçta düzensiz ve düzensiz dalgalanmalar içerir. Yine de, her yerde bulunmalarına rağmen, araştırmacılar türbülanslı sıvıların tam olarak nasıl davrandığını açıklamakta zorlanıyorlar.

"Çalkantı çevremizde her yerde ortaya çıkıyor, ancak fizikçilerin tatmin edici bir tanım olarak değerlendirdiği şeyden kaçmaya devam ediyor." Irvine açıklıyor. “Örneğin, bu türbülans bölgesini dürttüğümde bundan sonra ne olacağını tahmin edebilir miyim diye sorarsanız? Cevap hayır. Gerçekten bir süper bilgisayarla bile değil.

Kontrollü rahatsızlıklar

Türbülans laboratuvarda oluşturulabilir ve incelenebilirken, türbülanslı bir sıvının bulunduğu kabın duvarlarıyla veya türbülans oluşturmak için kullanılan karıştırma aparatıyla etkileşime girmesini önlemek çok zordur. Şimdiye kadar bu gerileme, fizikçilerin türbülanslı akışkanların müdahale edilmeden bırakılırsa zaman içinde nasıl geliştiğini veya kontrollü müdahalelere nasıl tepki verdiklerini anlamalarını engelledi.

Bu zorluğun üstesinden gelmek için Irvine'in ekibi girdap halkalarını kullanarak tamamen izole edilmiş bir türbülans bölgesi yaratmaya çalıştı. Bunlar, birbirleriyle çarpıştıkça türbülans oluşturan dairesel sıvı girdaplarıdır.

İlk başta, Irvine ve meslektaşları bunu bir su tankının iki ucuna girdap oluşturan halka jetler yerleştirerek yaptılar. Halkaların hareketlerini görselleştirmek için su kabarcıklarla tohumlandı. Başlangıçta türbülans gözlemlense de, akışlar sonunda yeniden birleşerek orijinal çarpışma noktasından sapan yeni halka setleri oluşturdu.

sekiz girdap halkası

Son çalışmalarında, Irvine'in ekibi bunun yerine tankın her köşesine birer halka jet yerleştirdi ve çok daha ilginç sonuçlar verdi. Sekiz girdap halkası çarpıştığında, tankın merkezinde kabaca küresel bir türbülans topu oluşturdular. Top sadece tankın duvarlarından tamamen izole edilmiş değildi; tanka periyodik olarak daha fazla girdap halkası ateşleyerek basitçe sürdürülebilir.

Ekip üyesi, "Bunun mümkün olduğunu kimse bilmiyordu" diyor. takumi matsuzawa. “Türbülans, bir şeyleri karıştırmada çok iyidir; Sütünüzü kahvenize karıştırırsanız, tamamen karışmadan önce yalnızca bir veya iki girdap elde edebilirsiniz. Onu yerinde tutabilmemiz çok şaşırtıcı.”

Piknik yapılan bir tarlada sakince oturmak ve 50 metre ötede şiddetli bir fırtınayı izlemek gibi.

William Irvine

Bu kurulumla ekip, girdap halkalarını LEGO blokları gibi birleştirerek halkaların enerjisi ve sarmallığı gibi parametreleri kontrol ederek girdapların saat yönünde mi yoksa saat yönünün tersine mi döndüğünü açıklayabilir.

Sonuçta türbülanslı akış evrensel midir?

Buna karşılık, topun içindeki türbülansın parametrelerine ince ayar yapabilir, ardından daha fazla girdap halkasıyla sürdürdükçe türbülansın nasıl geliştiğini veya yeni halkalar eklemeyi bıraktıklarında nasıl dağıldığını gözlemleyebilirler. Irvine, "Piknik yapılan bir tarlada sakince oturup 50 metre ötede şiddetli bir fırtınayı izlemek gibi bir şey," diye açıklıyor.

Araştırmacılar şimdi çalışmalarının türbülansı incelemek için yeni tekniklerin geliştirilmesinde bir atılım sağlayabileceğini umuyorlar. Girdap halkaları kullanarak türbülanslı akışları şekillendirerek, türbülansın dikkatli bir şekilde kontrol edilebilen ve manipüle edilebilen özelliklere sahip bir madde hali olarak ele alınabileceğini öne sürüyorlar.

Buna karşılık, bu, doğadaki birçok farklı türbülanslı akış örneğini keşfederek, çeşitli yeni deneylerin yolunu açabilir. Irvine, "Bunun sahada yeni bir oyun alanı açmaya gerçekten yardımcı olabileceğini umuyorum" diyor.

Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Doğa Fiziği.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/balls-of-turbulence-are-isolated-using-vortex-rings/