A new approach to controlling the properties of turbulence
Des chercheurs de l'Université de Chicago ont récemment introduit une nouvelle stratégie pour contrôler de manière fiable l'emplacement, la position et les propriétés de la turbulence dans des environnements expérimentaux. Cette stratégie, présentée dans un article publié dans Nature Physics, leur a permis de créer une goutte turbulente isolée dans un environnement calme.
"Le phénpmène de turbulence peut être retrouvé partout. Remuer le café avec une cuillère en est un bon exemple", ont déclaré Takumi Matsuzawa (premier auteur de l'étude) et William Irvine (auteur correspondant de l'étude), à Phys.org. "Néanmoins, manipuler cette phase éphémère de la matière n'est pas aussi facile que l'autre phase conventionnelle de la matière, comme le solide et le liquide. Dans de nombreux cas, les frontières matérielles, comme la cuillère dans l'exemple précédent, masquent ce que la turbulence a été alimenté. Cela nous a amenés à nous demander s'il est possible de créer une goutte de turbulence isolée et de la maintenir en place."
Dans le cadre de leur étude récente, Irvine et ses collègues ont entrepris de créer un état confiné de turbulence dans un environnement au repos, ce qui nécessiterait un contrôle précis des propriétés de la turbulence. La création réussie d'un tel blob isolé pourrait ouvrir de nouvelles voies de recherche intéressantes, permettant aux physiciens d'explorer des questions auxquelles il a été difficile de répondre à l'aide de méthodes expérimentales traditionnelles.
"Certaines des questions qui pourraient être explorées à la suite de notre étude incluent : que se passe-t-il à l'interface des écoulements turbulents et non turbulents ? Comment les quantités conservées telles que l'énergie et l'impulsion sont-elles transportées à travers l'interface ? Existe-t-il différents types de turbulence en fonction de la combinaisons de quantités conservées ?" Irvine et Matsuzawa ont dit.
De nombreux manuels de physique et ouvrages théoriques décrivent la turbulence comme une soupe de mouvements tourbillonnants appelés "tourbillons". Bien que les caractéristiques uniques des tourbillons restent plutôt insaisissables, il s'agit essentiellement de mouvements dans un fluide qui s'écartent de son écoulement général, tels que des courants circulaires ou des tourbillons.
"Notre approche proposée implique de créer des turbulences en plaçant des tourbillons un à la fois, comme des Legos", a expliqué Irvine. "Personne ne sait vraiment ce qu'est un tourbillon, mais un anneau vortex, alias un anneau de fumée, est un bon candidat, car il s'agit d'une structure fluide robuste et peut voyager loin des limites du matériau. De plus, ses propriétés peuvent être entièrement mesurées afin que nous fairesavoir ce que nous alimentons dans la turbulence."
Dans leurs expériences, Matsuzawa a combiné des ensembles de huit anneaux vortex dans une chambre, en les tirant vers le centre d'un réservoir cubique rempli d'eau à partir des huit coins. Si ces anneaux de vortex devaient être déclenchés en un seul ensemble, ils se diviseraient et se redirigeraient, en raison d'un effet connu sous le nom de reconnexions de vortex. Cependant, les tirer à plusieurs reprises, comme exécuté par les chercheurs, conduit à la formation d'une goutte isolée de turbulence.
"Notre approche fournit des principes de conception uniques pour localiser, positionner et contrôler la turbulence", a déclaré Irvine. "Les propriétés du blob sont définies par celles des anneaux de vortex ; la taille est définie par le rayon de l'anneau ; l'intensité turbulente interne est définie par l'énergie transportée par les anneaux. Si nous combinons des boucles hélicoïdales, nous pourrions également injecter les autres boucles conservées des quantités telles que l'impulsion angulaire et l'hélicité, dont les rôles dans la turbulence ne sont pas bien connus."
Les travaux récents de cette équipe de chercheurs contribuent grandement à l'étude de la turbulence, introduisant une stratégie prometteuse pour la contrôler expérimentalement de manière fiable. À l'avenir, la stratégie présentée dans leur article pourrait ouvrir la voie à de nouvelles études qui auraient été auparavant difficiles à réaliser. Cela pourrait à son tour aider à répondre à des questions de recherche de longue date concernant les processus physiques qui sous-tendent la turbulence.
"Nous étudions actuellement comment la turbulence évolue librement dans un environnement au repos", a ajouté Irvine. "C'est une question importante concernant la façon dont les fluctuations turbulentes se propagent et s'éteignent. Nous sommes également intéressés à étudier comment la turbulence 'oublie' ce qui a été alimenté. On pense que la turbulence est universelle aux petites échelles même si les structures tourbillonnaires dans l'entrée sont différents. Notre système serait idéal pour étudier cette mémoire en turbulence en ajustant l'entrée en combinant diverses boucles de vortex.
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COMMENTAIRES
En staique des fluides LIQUIDE il l ya la loi de JURIN ; en dynamiques des liquides les axiomes fondamentaux de la dynamique des flux de fluides sont les lois de conservations comme la conservation de la masse (aussi appelée équation de continuité), la conservation de la quantité de mouvement (plus connue sous le nom de seconde loi de Newton), et la conservation de l'énergie.Et on distingue le régime laminaire et le régime turbulant ...
En tant que physicien et ingénieur j 'ai du maitriser des flux turbulents de gaz et en connais les dfficultés théoriques et pratiques Mais je n 'ignore pas qu'elles s accroissent encore plus quand il s 'agit de vortex de liquides et approuve vivement ce genre de physique théorico- expérimentale cheminant à petits pas ....
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More information: Takumi Matsuzawa et al, Creation of an isolated turbulent blob fed by vortex rings, Nature Physics (2023). DOI: 10.1038/s41567-023-02052-0
Journal information: Nature Physics
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Tempest in a teacup: Physicists make breakthrough in creating turbulence
La dualité fondamentale est celle relative à l'entropie informationnelle (versus Shannon). Le néant est statistiquement constitué d'une infinité d'oscillateurs duaux, stochastiques et chacun de résultante zéro masse-espace-temps. Chacun possède une fréquence, une phase et un point zéro, purement aléatoire. Ainsi l'entropie informationnelle tend vers l'infini. Mais statistiquement une (relative) petite partie, tend à limiter l'entropie informationnelle en se se synchronisant. Comme le temps global ne s'écoule pas, cela arrive forcément sous la forme d'un BEC. C'est le début d'un cycle d'univers observable. La factorielle déterminant cette probabilité est tellement immense qu'elle apparaît comme inconcevable. Ainsi tous les essais aléatoires non conformes finissent par laisser la place à un cycle équilibré.
RépondreSupprimerLa question fondamentale est : pourquoi existe-t-il de tels oscillateurs ? La réponse est clairement donnée par le paradoxe relatif à l'inertie. En effet, on démontre que le zéro absolu est impossible à atteindre, alors que la présence "magique" d'une inertie >0 est injustifiable. Ainsi la dualité de ces oscillateurs représentent la seule et unique solution pour obtenir un zéro relatif parfait (ou algébrique), à défaut de l'impossible zéro absolu !
Autre question : pourquoi une fois atteint le zéro relatif, la nature poursuit-elle son "rêve" d'absolu ? La réponse est que la solution du zéro dual est un pis aller pour résoudre le paradoxe existentiel.
En tant qu'enfant de l'univers, nous sommes tous "bipolaires" entre la dualité existant entre le bonheur absolu et la gestion de la dure réalité. Ceux que l'on caractérise bêtement comme "bipolaires", sont en réalité des personnes qui ont du mal à gérer la bipolarité qui est propre au vivant.
La mathématique avec son "zéro absolu" ne peut en aucun cas mener à ce raisonnement logico-déductif. Encore une fois, si elle a une grande capacité à DECRIRE la physique elle n'a aucune chance de l'EXPLIQUER en la remplaçant par des êtres mathématiques .
Cordialement
Dominique MAREAU
https://loiduo5.com/