Подтверждён предсказанный переход от слабой к сильной альфвеновской турбулентности в магнитогидродинамической теории

Открытие — предсказанное явление: переход от слабой к сильной турбулентности космической плазмы малой амплитуды — было сделано путем анализа данных миссии ЕКА «Кластер» — созвездия из четырех космических кораблей, летающих строем вокруг Земли и исследующих взаимодействие Солнца и Земли. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy. Наблюдательное подтверждение перехода от слабого к сильному (альфвеновскому) решает последнюю загадку МГД-теории турбулентности: оно доказывает, что турбулентность самоорганизуется от линейных двумерных волнообразных флуктуаций к сильной трехмерной турбулентности во время каскада энергии (т. е. переноса энергии) с возрастающей нелинейностью, независимо от начального уровня возмущений.

Влияние числа Прандтля на затухающую стратифицированную турбулентность

Ученые из Кембриджского университета и Массачусетского университета в Амхерсте использовали суперкомпьютер Summit в Центре вычислений лидерства в Ок-Ридже (OLCF) Министерства энергетики США для запуска новой модели турбулентности океана (OLCF является пользовательским центром Управления науки Министерства энергетики США.) Работа опубликована в журнале Journal of Turbulence. Компьютер смоделировал обычный 10-метровый куб океанской воды. Для анализа изменений с точностью до сантиметра программа моделирует куб воды на цифровой сетке. Цифровой куб состоял из почти 4 триллионов точек. Модель предполагает, что более горячие жидкости смешиваются медленнее, чем импульс турбулентности.

Количественная оценка возникновения турбулентности в изогнутой трубе

Изгибы труб особенно важны, например, в дуге аорты, которая соединяется с левым желудочком человеческого сердца. Системы трубопроводов на промышленных предприятиях часто включают изгибы под углом 90 градусов и более, могут быть винтовыми и даже иметь изгибы под углом 180 градусов. Специалисты по гидродинамике из Швеции проанализировали течение жидкости в таких трубах с изгибом на 180 градусов. Их исследование опубликовано в журнале Physical Review Fluids. Был использован усовершенствованный метод для численного и вычислительного решения уравнений жидкости Навье-Стокса для анализа перехода (от ламинарного потока к турбулентному) в идеализированной трубе с изгибом на 180 градусов. Нестабильность при повороте на 180 градусов развивается так же, как и при повороте на 90 градусов. Критическое число Рейнольдса для изгиба на 90 градусов равно 2531, а для тора — 3290.

Универсальное уравнение состояния для волновой турбулентности в квантовом газе

Ученые из Кембриджского университета смогли добиться определенного прогресса, исследуя волновую турбулентность через ультрахолодный квантовый газ. Фокусом этого исследования является конденсат Бозе-Эйнштейна. Что отличает это исследование, так это его способность систематически измерять свойства турбулентных каскадов и экспериментально строить для них уравнение состояния (EoS), попытка, которая оставалась неуловимой в других неравновесных системах. Выводы, опубликованные в журнале Nature, объясняют, как при изменении подводимой энергии через вибрации характеристики турбулентного состояния зависят исключительно от величины энергии, а не от внешних факторов, таких как частота вибрации или форма контейнера.

Наблюдения за потоком турбулентности на башенной платформе выявили механизм модуляции ветрового волнения приземным ветром

Недавно в журнале Science China Earth Sciences было опубликовано исследование доцента Шэн Чена и профессора Фанли Цяо из Первого института океанографии Министерства природных ресурсов. Данные наблюдений с платформы на базе береговой башни используются для выявления механизма модуляции ветрового волнения на ветровую нагрузку, и было обнаружено, что ветровая волна может увеличивать ветровую нагрузку.

Статистика универсальной скорости в затухающей турбулентности

Эксперименты в уникальной аэродинамической трубе Института динамики и самоорганизации им. Макса Планка (MPI-DS) в Геттингене показывают, что законы, сформулированные более 80 лет назад, и их дополнения не полностью объясняют турбулентные течения. Избирательно генерируя турбулентность и используя активную сетку, разработанную в MPI-DS соавтором Грегом Бьюли из Корнельского университета, показано, что систематические отклонения от предсказаний Колмогорова возникают даже при самой сильной турбулентности. Это означает, что вихри среднего размера в реальных потоках не полностью отделены от очень больших вихрей за счет переноса энергии, как предполагалось с 1941 г. Более того, эти новые результаты универсальны и не зависят от силы турбулентности в системе. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Моделирование термоядерного синтеза раскрывает многомасштабную природу турбулентности токамака

В исследовании изучалось сложное взаимодействие между медленным крупномасштабным движением ионов водородного топлива и быстрым мелкомасштабным движением электронов. Было обнаружено, что эта так называемая "многомасштабная турбулентность" в основном отвечает за потери тепла в краевой области экспериментов на токамаке в условиях, необходимых для оптимизированного термоядерного реактора. Статья опубликована в журнале Plasma Physics and Controlled Fusion.

Создание изолированного турбулентного шарика, питаемого вихревыми кольцами

Буря в стакане воды: физики совершили прорыв в создании турбулентности. Группа ученых из Чикагского университета впервые придумала способ создания удерживаемой турбулентности в резервуаре с водой. Они используют кольцо струй для продувки петель до тех пор, пока не сформируется и не задержится изолированный «шар» турбулентности.

Исследование взаимодействия турбулентного потока с твердыми структурами внутри выявило плавность движения

В своих экспериментах, проведенных в Объединенном научно-исследовательском институте Нью-Йоркского университета в Шанхае, авторы статьи, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, использовали цилиндрический контейнер, наполненный водой, затем нагревали ее снизу, создавая конвективные потоки. Образовавшиеся турбулентные потоки взаимодействовали с взвешенным твердым телом (прямоугольной панелью), которое свободно перемещалось внутри контейнера, что позволило исследователям лучше изучить, как турбулентные потоки взаимодействуют с твердыми структурами внутри. Учёные наблюдали плавное вращение потоков и свободного твердого тела.

Масштабирование и прерывистость в турбулентных потоках упруговязкопластических жидкостей

Проведено трехмерное численное моделирование жидкостей EVP, демонстрирующих однородную изотропную турбулентность и сосредоточив внимание на их пластическом поведении. Один из наиболее важных результатов исследования был связан с распределением энергии в турбулентной жидкости EVP. В турбулентных течениях энергия передается от больших масштабов к малым через каскад вихрей и водоворотов. Это распределение энергии по шкале может быть определено количественно с помощью энергетического спектра. Выводы были опубликованы в журнале Nature Physics.