Мы будем рады, если вы поддержите портал



Вконтакте Одноклассники Твиттер Фейсбук

красный зелёный голубой

Физики опровергли теорию турбулентности

Физики опровергли теорию турбулентности
ПОЛНЫЙ АНТИПАРАЗИТАРНЫЙ КОМПЛЕКТ (НА 10 ДНЕЙ ЧИСТКИ). ЛИМОННО ЭВКАЛИПТОВАЯ ЧИСТКА

В 1941 году русский физик Андрей Колмогоров разработал теорию турбулентности, которая служила в качестве основного фундамента для нашего понимания этого важного природного явления. Турбулентность возникает, когда поток жидкости характеризуется хаотическими физическими изменениями. Теория Колмогорова подразумевает, что переходы от одного состояния турбулентности к другому должны быть плавными.

Однако, новый эксперимент, проведенный физиками Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, опровергает такую интерпретацию теории Колмогорова. «В нашей работе мы предлагаем экспериментальные доказательства, что эти переходы действительно острые, — сказал Гюнтер Алерс, профессор физики. — Полученные данные показали нам, что интерпретация Колмогорова была неверной. Для физики это очень важный шаг вперед». Aлерс и его коллеги Пинг Вэй и Стефан Вайс изучают турбулентную конвекцию, которая играет важную роль во многих природных и техногенных процессах. Результатом турбулентной конвекции является нагревание жидкости снизу и охлаждение ее сверху. Когда перепад температур увеличивается, конвективный поток становится настолько сильным, что поле скоростей становится турбулентным.

Используя цилиндрическую вращающуюся систему, построенную командой Алерса, исследователи нагрели жидкость в нижней части так, что она расширилась и стала менее плотной, чем жидкость в верхней части. Сила тяжести заставила жидкости поменяться местами друг с другом, что в свою очередь создало турбулентность. Тогда ученые добавили вращение. «При вращении возникают новые силы, в том числе силы Кориолиса, которые раскручивают жидкость в маленькие вихри или торнадо», — объяснил Алерс. «Таким образом, система полна маленьких торнадо возле нагревательной пластины, а также вверху, только там они холодные, — добавил он. — Сначала эти смерчи не связаны, потому что они являются относительно короткими. Но по мере увеличения скорости вращения цилиндра торнадо расширяются и в конечном итоге формируют воронки над всей этой системой. Когда это происходит, физики говорят, что изменяется симметрия системы». Следующим шагом для Алерса и его команды было измерить транспорт тепла -обмен тепловой энергией, который выражается числом Нуссельта. Вильгельм Нуссельт был немецким инженером, который в начале 1900-х годов измерил перенос тепла через двойные стекла окон. «Если вы посмотрите на числа Нуссельта, то заметите там разрывы, которые указывают, что с увеличением скорости вращения перенос тепла меняется не плавно, — сказал Алерс. — Кстати, Лев Ландау сказал об этом уже давным-давно. Несмотря на то, что Ландау говорил не о турбулентных системах, его аргументы могут быть непосредственно перенесены на состоянии турбулентности». Алерс имел в виду другого российского физика и лауреата Нобелевской премии, который предположил, что, когда симметрия системы изменяется, изменения должны быть резкими.

Они не могут быть плавными, потому что система имеет только два состояния: неупорядоченное или упорядоченное, и нет ничего между ними. «Беда в том, что изучая турбулентность, ученые не думали о словах Ландау, потому что он был специалистом в совершенно другой области, — добавил Aлерс. — Но я работал в области критических явлений в течение многих лет, и хорошо знаю работу Ландау». В работе исследователи использовали длинные ряды кучевых облаков, ориентированных параллельно направлению ветра, в качестве примера естественной турбулентной конвекции.

Newsland.ru

Поставьте оценку:
Рейтинг 0 (Проголосовало: 0)
Понравилось? Поделитесь с друзьями через кнопки социальных сетей!

Добавить страницу в закладки

0
08:25
22
Популярные видео каналы