كل الاضطرابات محدودة

دليل على اختفاء التدفقات المضطربة مع مرور الوقت

يتدفق دوامة مضطربة من خلال أنبوب زجاجي رقيق. قبل الدوامة وخلفها ، يكون التدفق صفائحيًا. © MPI للديناميات والتنظيم الذاتي
قراءة بصوت عال

بمجرد أن يصل التيار إلى سرعة معينة ، يصبح مضطربًا: فالسوائل أو الغاز لم يعد يتدفق بالترتيب ، بل تخلط معًا معًا. ولكن على عكس ما كان يعتقد سابقًا ، فإن هذا الشرط ليس دائمًا. لقد أظهر العلماء الآن أنه في تدفقات الأنابيب ، يختفي الاضطراب بمرور الوقت. قياسات الباحثين أكثر دقة بكثير من جميع التجارب السابقة والمحاكاة الحاسوبية.

سواء في أنابيب النفط أو في إمدادات المياه الحضرية - تلعب التدفقات المضطربة في الأنابيب دورًا في العديد من التطبيقات اليومية. الشائع بينهما هو المظهر الخارجي: مثل مجرى الجبل ، فهم يمتصون طريقهم ويتدفقون. فقط في معدلات تدفق أبطأ بكثير تهدئة التيارات. يصف العلماء هذه الحالة على أنها رقائقي. تعتبر القوى الداخلية التي تربط جزيئات الماء معًا أمرًا حاسمًا بالنسبة للفرق بين الاضطراب والرققي. فقط عندما يكون تأثيرهم أضعف من تأثير القوى التي تسرع التدفق ، يمكن أن يحدث الاضطراب.

من المضطرب إلى الصفحي

في السابق ، افترض الباحثون أن التدفق المضطرب الذي يتدفق بسرعة عالية باستمرار ، لا يزال مضطربًا. لكن العلماء من غوتنغن ودلفت وجدوا الآن أدلة تثبت عكس ذلك. يوضح بيورن هوف من معهد ماكس بلانك: "تشير قياساتنا إلى أن كل تدفق مضطرب في أنبوب يصبح حتميًا رقائقيًا".

الديناميات والتنظيم الذاتي. اعتمادًا على هندسة الأنبوب ، قد يستغرق هذا الانتقال سنوات عديدة قادمة. ولكن تمامًا مثل الكرة الموجودة في الحوض الصغير ، والتي تدور دائمًا في حالة توازن ، يكون تدفق الصفحي فقط هو المستقر.

القياسات في "القش السوبر"

بالنسبة لقياساتهم ، سمح الباحثون بتدفق المياه عبر أنابيب زجاجية يصل طولها إلى 14 متراً وعرضها بضعة ملليمترات فقط. مع وجود تيار قصير من الماء من الجانب ، قاموا بإنشاء دوامة مضطربة في تدفق الصفحي وإلا شاهدت وهي تتقدم في طريقها عبر الأنبوب. من احتمال أن تكون الدوامة وصلت إلى نهاية الأنبوب سليمة ، فإنها يمكن أن تستنتج القوانين الكامنة وراء الاضطراب. عرض

"من أجل أن نكون قادرين على معرفة ما إذا كان الاضطراب مستقرًا أم طويلًا جدًا جدًا فقط ، كان علينا أن نقيس بالضبط" ، يوضح هوف. لذلك كان من الضروري الحفاظ على درجة حرارة الماء ثابتة أثناء التجربة. دقة القياس التي حققها الباحثون تفوق الجميع

القياسات السابقة على هذا السؤال. حتى المحاكاة الحاسوبية لم تكن قادرة على تقديم مثل هذه القيم الدقيقة.

مساعدة ضد الاضطرابات غير المرغوب فيها

لا يزال من غير الواضح ما إذا كان يمكن نقل نتائج الباحثين أيضًا إلى التدفقات خارج الأنابيب. ولكن حتى الآن ، فإن النتائج الجديدة يمكن أن تساعد في إنهاء الاضطرابات المستهدفة في الأنابيب في المستقبل. "تستهلك التدفقات المضطربة المزيد من الطاقة وبالتالي فهي غالبًا

غير مرغوب فيه ، على سبيل المثال في خطوط أنابيب النفط ، "قال هوف. نظرًا لأن هذه التيارات تميل إلى أن تكون صفائحيًا من تلقاء نفسها ، فقد يكون من الممكن تقصير فترة الخدمة الطويلة جدًا من خلال الاضطرابات المستهدفة ، وبالتالي توفير الطاقة.

(معهد ماكس بلانك للديناميات والتنظيم الذاتي ، 25.11.2008 - NPO)