Visa turbulence ir ierobežota

Pierādījumi par turbulentu plūsmu izzušanu laika gaitā

Caur plānu stikla cauruli plūst turbulents virpulis. Pirms un aiz virpuļa plūsma ir lamināra. © MPI dinamikai un pašorganizācijai
lasīt skaļi

Tiklīdz strāva sasniedz noteiktu ātrumu, tā kļūst turbulenta: šķidrums vai gāze vairs neplūst kārtībā, bet mežonīgi saraujas. Bet atšķirībā no iepriekš uzskatītā, šis nosacījums nav pastāvīgs. Tagad zinātnieki ir parādījuši, ka cauruļu plūsmās laika gaitā pazūd jebkura satricinājums. Pētnieku mērījumi ir daudz precīzāki nekā visi iepriekšējie eksperimenti un datorsimulācijas.

Naftas cauruļvados vai pilsētas ūdens apgādē - turbulentām plūsmām caurulēs ir nozīme daudzos ikdienas lietojumos. Viņiem kopīgs ir ārējais izskats: viņi, līdzīgi kā kalnu straume, līk un krāšņo savu ceļu. Tikai ar daudz lēnāku plūsmas ātrumu nomierina straumes. Zinātnieki šo stāvokli raksturo kā lamināru. Starp turbulento un lamināro atšķirību nosaka iekšējie spēki, kas saista ūdens molekulas kopā. Tikai tad, kad to ietekme ir vājāka nekā to spēku ietekme, kas paātrina plūsmu, var rasties turbulence.

No turbulentas līdz laminārai

Iepriekš pētnieki pieņēma, ka turbulenta plūsma, kas plūst nemainīgi lielā ātrumā, joprojām ir turbulenta. Bet Getingenes un Delftas zinātnieki tagad ir atraduši norādes, kas pierāda pretējo. "Mūsu mērījumi rāda, ka ikviena turbulenta plūsma caurulē neizbēgami kļūst lamināra, " skaidro Bjerns Hofs no Maksas Plankas institūta

Dinamika un pašorganizācija. Atkarībā no caurules ģeometrijas šī pāreja var ilgt daudzus gadus. Bet tāpat kā bumbiņa pie siles, kas vienmēr atgriežas līdzsvarā, tikai laminārā plūsma ir stabila.

Mērījumi "super salmiņos"

Mērījumiem pētnieki ļāva ūdenim plūst caur stikla caurulēm, kas ir līdz 14 metriem garas un tikai dažus milimetrus platas. Ar nelielu ūdens plūsmu no sāniem viņi izveidoja turbulentu virpuļu citādi laminārajā plūsmā un vēroja, kā tas virzās uz priekšu caurulē. No varbūtības, ka virpulis caurules galu sasniedz neskartu, viņi varēja secināt likumus, kas ir turbulences pamatā. displejs

"Lai varētu pateikt, vai turbulence ir stabila vai tikai ļoti, ļoti ilgstoša, mums bija precīzi jāmēra, " skaidro Hofs. Tāpēc eksperimenta laikā bija ļoti svarīgi noturēt nemainīgu ūdens temperatūru. Pētnieku sasniegtā mērījumu precizitāte pārspēj visus

iepriekšējie mērījumi par šo jautājumu. Pat datorsimulācijas nav spējušas sniegt tik precīzas vērtības.

Palīdzība pret nevēlamu satricinājumu

Joprojām nav skaidrs, vai pētnieku rezultātus var pārnest arī uz plūsmām ārpus mēģenēm. Bet pat tagad jaunie rezultāti nākotnē varētu palīdzēt novērst mērķtiecīgu turbulenci caurulēs. "Vētrainas plūsmas patērē vairāk enerģijas, un tāpēc tās bieži ir

nevēlami, piemēram, naftas cauruļvados, "sacīja Hofs. Tā kā šīs strāvas pašas par sevi mēdz būt lamināras, mērķtiecīgu traucējumu dēļ varētu būt iespējams saīsināt to parasti ļoti garo kalpošanas laiku, tādējādi ietaupot enerģiju.

(Maksa Planka Dinamikas un pašorganizācijas institūts, 25.11.2008. - NPO)