Um Novo Método para Gerenciar as Características da Turbulência
De acordo com um artigo recente publicado na revista Nature Physics, pesquisadores da Universidade de Chicago fizeram progressos significativos no gerenciamento e controle da turbulência, um fenômeno complicado caracterizado por flutuações caóticas na velocidade e pressão do fluxo. A equipe desenvolveu uma técnica revolucionária para resolver um problema de longa data de produzir uma bolha isolada de turbulência em um ambiente tranquilo.
A equipe de pesquisadores liderada por Takumi Matsuzawa e William Irvine queria controlar de forma precisa as características da turbulência e confiná-la a uma área específica. Sua inovação criou novas oportunidades para estudos experimentais que antes eram desafiadores de serem realizados. Agora, os pesquisadores de física podem investigar a dinâmica e o comportamento da turbulência de maneiras antes impraticáveis, produzindo com sucesso uma bolha isolada de turbulência.
Compreendendo o Movimento de Quantidades Conservadas
A interação entre fluxos turbulentos e não turbulentos em sua interface é uma das principais questões que os pesquisadores desejam resolver. Compreender o movimento de quantidades conservadas, como energia e impulso, nessa interface pode fornecer insights sobre as propriedades fundamentais da turbulência. A ocorrência de diferentes tipos de turbulência que dependem das combinações de quantidades conservadas também é de interesse dos estudiosos.
O conceito de vórtices, que são movimentos de rotação dentro de um fluido que se afastam de seu fluxo normal, serviu de base para a estratégia dos pesquisadores. Os vórtices são frequentemente comparados a correntes turbulentas ou vórtices.
A abordagem da equipe envolve a montagem de vórtices um de cada vez para criar a turbulência, assim como construir com blocos de montar. Em seus estudos, os vórtices foram representados por anéis de fumaça. Os anéis de vórtice podem se mover autonomamente e sem serem significativamente afetados por limites materiais.
A Experiência de Matsuzawa com Turbulência
Matsuzawa disparou conjuntos de oito anéis de vórtice em um tanque cheio de água a partir de seus oito cantos para produzir a única bolha de turbulência. Devido às reconexões dos vórtices, quando um único conjunto de anéis de vórtice é disparado, eles frequentemente se separam e se desviam. No entanto, os cientistas conseguiram criar um estado restrito de turbulência e isolá-lo efetivamente do fluxo circundante ao disparar repetidamente os conjuntos de anéis de vórtice.
As características dos diferentes anéis de vórtice ditam as características da bolha de turbulência. O raio dos círculos controla o tamanho da bolha, enquanto a energia transportada pela corrente controla a intensidade da turbulência interna.
Os pesquisadores afirmam que a fusão de loops helicoidais pode incorporar outras características conservadas na turbulência, como impulso angular e helicidade, o que poderia oferecer uma compreensão adicional de sua dinâmica.
Com essas ideias de design inovadoras, a turbulência agora pode ser localizada, posicionada e controlada, fornecendo aos pesquisadores uma ferramenta valiosa para entender seus princípios subjacentes. A capacidade de controlar e estudar a turbulência em um ambiente de laboratório controlado possibilita a pesquisa sobre sua evolução, degradação e memória.
O Foco dos Pesquisadores
Os pesquisadores desejam aprender mais sobre como a turbulência surge naturalmente e como ela preserva propriedades específicas, apesar das alterações em suas estruturas vorticais iniciais, ajustando a entrada e fundindo diferentes loops de vórtice.
Em resumo, a pesquisa mais recente dos cientistas da Universidade de Chicago representa um avanço significativo no estudo da turbulência. A capacidade de isolar uma bolha de turbulência em um ambiente tranquilo abre caminho para pesquisas futuras que possam responder a perguntas em aberto sobre a natureza e o comportamento da turbulência. O entendimento desse fenômeno complexo resultará da capacidade de controlá-lo e alterá-lo experimentalmente.
Leia O Artigo Original Em: PHYS
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