Неожиданное твердоподобное разрушение в простых жидкостях

В исследовании, которое может изменить наше базовое понимание механики жидкостей, ученые из Университета Дрекселя сообщили, что при определенных условиях можно заставить простую жидкость разрушиться, как твердый объект. Недавно опубликованное в журнале Physical Review Letters исследование показывает, как вязкие жидкости могут внезапно разрушиться, если их растянуть с достаточной силой. Характер разрушения указывает на то, что вязкость — сопротивление жидкости течению — может играть более важную роль в ее механических свойствах, чем считалось ранее. Это также открывает новые возможности для манипулирования жидкостями в самых разных областях, от гидравлики до 3D-принтеров и кровеносных сосудов.

Созданная в лабораторных условиях мини-атмосфера позволяет увидеть, как турбулентность изменяется в разных масштабах

В ходе нового лабораторного эксперимента исследователи из Великобритании и Франции воссоздали характерные каскады энергии и углового момента, лежащие в основе ключевых особенностей атмосферы Земли. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, группа учёных под руководством Питера Рида из Оксфордского университета получила новые данные о том, как колебания энергии в турбулентных потоках связаны с их размером, а также выявила закономерности, которые существующие атмосферные модели пока не могут объяснить.

Более длинные волны приводят к разрушению плавучих ледяных щитов при меньшем напряжении

Когда волны движутся по покрытым льдом морям, они могут вызывать изгибание и, в конечном итоге, разрушение ледяных пластов. Учёные из лаборатории PMMH, ESPCI, CNRS, университета PSL, Сорбоннского университета и Университета Париж-Сите провели лабораторный эксперимент, направленный на изучение этого явления. Результаты, опубликованные в журнале Physical Review Letters, показывают, что напряжение, при котором разрушаются ледяные щиты, зависит от длины волн.

Неравномерное распределение воды в средних широтах Юпитера

Исследователи Калифорнийского технологического института разработали новую модель гидрологического цикла на Юпитере, моделирующую процесс конденсации водяного пара в облака и его выпадения в виде дождя в завихренной, турбулентной атмосфере гигантской планеты. Исследование показывает, что вода на Юпитере распределена неравномерно, что даёт таким миссиям, как орбитальный аппарат НАСА "Юнона", важные ориентиры для поиска воды на планете. Исследование описано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Трикритическая направленная перколяция управляет ламинарно-турбулентным переходом в трубах с объёмными силами

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего Гуру К. Джаясингх и Найджел Голденфельд предсказали, что при достаточной кривизне трубы переход из ламинарного режима течения в турбулентный может стать прерывистым, при этом турбулентная фракция претерпевает скачок, превышающий критическую скорость потока. Этот скачок математически аналогичен тому, как вода может внезапно и прерывисто превращаться в лёд при охлаждении ниже точки замерзания. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Возникновение самоподобия внешнего слоя в турбулентных пограничных слоях

Ученые из Института аэродинамики и газовой динамики (IAG) Штутгартского университета создали новый набор данных, который улучшит разработку моделей турбулентности. С помощью суперкомпьютера Hawk в Центре высокопроизводительных вычислений Штутгарта (HLRS) исследователи из лаборатории доктора Кристофа Венцеля провели масштабное прямое численное моделирование пространственно эволюционирующего турбулентного пограничного слоя. Моделирование, выполненное с использованием более 100 миллионов часов работы процессора Hawk, позволяет фиксировать начало канонического, полностью развитого турбулентного состояния в одной вычислительной области. Исследование выявило точку перегиба, в которой внешняя область турбулентного пограничного слоя начинает сохранять самоподобную структуру по мере приближения к высоким числам Рейнольдса. Результаты представлены в новой статье, опубликованной в журнале Journal of Fluid Mechanics.

Влияние дипольных вихрей на распространение звука в северо-восточной части Южно-Китайского моря

Мезомасштабные вихри — это большие, закрученные океанские течения, диаметр которых составляет километры. Эти вихри не являются постоянными, по сравнению с океанским Гольфстримом, но могут длиться порядка недель или месяцев и оказывают большое влияние на климат, циркуляцию и смесь тепла, соли и питательных веществ в океане. Учитывая их временный характер, мезомасштабные вихри также могут влиять на то, как звуковые волны перемещаются или распространяются, в зависимости от их размера, скорости, направления течения и местоположения. Понимание этих эффектов имеет решающее значение для точного обнаружения подводных целей и дальней связи. Северо-восточная часть Южно-Китайского моря имеет высокую вероятность развития антициклонических вихрей (АВ), которые вращаются по часовой стрелке из-за местных течений и ветрового напряжения. Когда АЭ развивается в этом регионе, он часто сопровождается циклоническим вихрем (ЦВ), который вращается против часовой стрелки, образуя дипольные вихри. Учёные из Китайской академии наук и Шаньдунского университета науки и технологий в Циндао, Китай, изучила три набора дипольных вихрей в Южно-Китайском море, чтобы лучше охарактеризовать их влияние на звуковые волны. Работа опубликована в журнале Ocean-Land-Atmosphere Research.

Получено экспериментальное подтверждение расчётов моделирования турбулентности в термоядерной плазме с беспрецедентной точностью

В ходе комплексного экспериментального исследования международная группа исследователей подтвердила расчеты ведущего кода моделирования турбулентности в беспрецедентной степени. Это знаменует собой крупный прорыв в понимании процессов турбулентного переноса в устройствах ядерного синтеза. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications и закладывают важную основу для прогнозирования эффективности термоядерных электростанций.

Динамика потока жидкости на (и вне) наклонных волокнах

Конструкция сеток, используемых для сбора чистой воды из тумана или росы, где ее количество ограничено, основана на понимании того, как вода конденсируется на волокнах и попадает в сборные резервуары. Атефе Пур Карими, аспирантка Института тепло- и массообмена Ахенского университета (Германия), а также ее руководители и коллеги подробно проанализировали динамику этого типа потока и опубликовали свои выводы в разделе "Специальные темы" Европейского физического журнала.

Колебания давления жидкостей при кратковременном ускорении

Исследовательская группа из Японии разработала унифицированную модель для масштабирования развития переходного давления в одномерном потоке. Это достижение даёт лучшее понимание того, как поля давления формируются в замкнутой системе жидкости для различных ситуаций ускорения, что может быть применимо к проблемам удара, связанным с биомеханикой, таким как травмы человеческого мозга, вызванные физическим контактом. Исследование опубликовано в журнале Journal of Fluid Mechanics.