Une Nouvelle Méthode Pour Gérer Les Caractéristiques Des Perturbations
Dans un article publié récemment dans Nature Physics, des scientifiques de l’université de Chicago ont réalisé des progrès considérables dans la gestion et le traitement de la turbulence, un phénomène complexe caractérisé par des fluctuations chaotiques de la vitesse et de la pression de la circulation. Cette équipe a mis au point une technique révolutionnaire pour résoudre un problème de longue date, à un moment où il s’agissait de produire une bulle turbulente isolée dans un environnement calme.
Les chercheurs de Takumi Matsuzawa et William Irvine souhaitaient contrôler avec exactitude les caractéristiques des turbulences et les confiner dans une zone particulière. Cette innovation a ouvert de nouvelles perspectives pour des études expériences qui étaient auparavant difficiles à réaliser. Les physiciens peuvent désormais étudier la dynamique et le comportement des turbulences d’une manière qui n’était pas envisageable auparavant, en réussissant à produire un blob de turbulence isolé.
Compréhension du mouvement des variables conservées
Les interactions entre les écoulements turbulents et non turbulents à leur interface constituent l’une des principales questions que les chercheurs cherchent à résoudre. La compréhension du mouvement des quantités conservées, telles que l’énergie et les impulsions, à cette interface peut permettre de mieux comprendre les propriétés fondamentales de la turbulence. Les chercheurs s’intéressent également à l’apparition de plusieurs types de turbulences qui dépendent des combinaisons de quantités conservées.
Le concept de tourbillons, qui sont des mouvements tourbillonnaires à l’intérieur d’un fluide qui s’écartent de son écoulement normal, a servi de base à la stratégie des chercheurs. Les tourbillons sont souvent comparés à des courants turbulents ou à des vortex.
La méthode utilisée par l’équipe consiste à assembler les tourbillons un par un pour créer des turbulences, un peu comme si l’on construisait avec des Legos. Dans leurs études, les tourbillons sont représentés par des vortex, plus précisément des anneaux de fumée. Les anneaux de fumée peuvent se déplacer de leur propre chef et sans être affectés de manière significative par des limites matérielles.
Expérience de Matsuzawa en matière de turbulences
Pour produire le seul bloc de turbulence, Matsuzawa a tiré des ensembles de huit anneaux de vortex dans une cuve remplie d’eau, à partir de ses huit coins. À cause de la reconnexion des tourbillons, lorsqu’un seul ensemble d’anneaux de tourbillon est tiré, ils se séparent et se détournent fréquemment. Cependant, les scientifiques ont réussi à créer un état de turbulence restreint et à l’isoler efficacement du flux environnant en tirant à plusieurs reprises sur les ensembles d’anneaux tourbillonnaires.
Ce sont les caractéristiques des différents anneaux tourbillonnaires qui déterminent les caractéristiques du blob turbulent. Le rayon des cercles détermine la taille du blob, alors que l’énergie transportée par l’équipage détermine l’intensité des turbulences internes.
Les chercheurs affirment que la fusion de boucles hélicoïdales pourrait incorporer d’autres caractéristiques conservées dans la turbulence, telles que l’impulsion angulaire et l’hélicité, ce qui permettrait de mieux comprendre sa dynamique.
Ces conceptions novatrices permettent désormais de localiser, de positionner et de contrôler la turbulence, offrant ainsi aux chercheurs un outil précieux pour comprendre ses principes sous-jacents. Les recherches sur l’évolution, la dégradation et la mémoire de la turbulence sont rendues possibles par la capacité de la contrôler et de l’étudier dans un environnement de laboratoire contrôlé.
L’objectif des chercheurs
Les chercheurs veulent en savoir plus sur la façon dont la turbulence émerge naturellement et comment elle conserve des propriétés spécifiques malgré les altérations de ses structures vortiques initiales en ajustant l’entrée et en fusionnant diverses boucles tourbillonnaires.
Pour résumer, les recherches les plus récentes menées par les scientifiques de l’université de Chicago constituent une avancée significative dans l’étude de la turbulence. Cette méthode, qui permet d’isoler un blob de turbulence dans un environnement calme, rend possible de futures recherches susceptibles de répondre à des questions ouvertes sur la nature et le comportement de la turbulence.
La possibilité de réguler et de modifier la turbulence de manière expérimentale permettra d’approfondir la recherche et la compréhension de ce phénomène complexe.
Lire l’article original sur PHYS.
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