Влияние DMR на снижение сопротивления обтекаемого тела, измеренное с помощью системы магнитной подвески и балансировки

Более 80 лет в гидродинамике существовал фундаментальный принцип, согласно которому более гладкие поверхности создают меньшее аэродинамическое сопротивление. Однако исследовательская группа под руководством доцента Айко Якено из Института гидродинамики Университета Тохоку опровергла это давнее предположение. Применив распределенную микрошероховатость (DMR) — нерегулярные микромасштабные текстуры поверхности — к тестовой модели, команда впервые в мире экспериментально продемонстрировала снижение аэродинамического сопротивления до 43,6%. Работа опубликована в журнале Journal of Fluid Mechanics.

Моделирование динамики лагранжевых частиц в турбулентных потоках с использованием метода Мори-Цванцига на основе данных

Исследовательская группа из Лос-Аламосской национальной лаборатории разработала первую в своем роде систему машинного обучения, которая моделирует хаотические движения частиц в турбулентном потоке. Команда разработала и применила первую основанную на данных авторегрессионную модель машинного обучения для описания динамики турбулентности в больших масштабах. Исследование демонстрирует, что машинное обучение может преодолеть давние препятствия в моделировании хаотических движений частиц. Разработанная модель обучается на основе динамической системы турбулентных лагранжевых траекторий, учитывающей всю динамику системы, что позволяет делать точные краткосрочные прогнозы и статистически обоснованные прогнозы на более длительные периоды. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

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.

Нестабильность Рэлея-Тейлора в бинарной квантовой жидкости

В серии недавних экспериментов физики смешали две сверхтекучие жидкости и обнаружили несколько неожиданных закономерностей, характерных для обычных жидкостей — рябь и грибовидные облака, которые обычно возникают при столкновении двух обычных жидкостей с разной плотностью. Работа опубликована в журнале Science Advances.

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.

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.

Моделирование радиационной плазмы корон аккреционного потока черной дыры в жестком и мягком состояниях

Исследователи из Хельсинкского университета добились успеха в том, к чему стремились с 1970-х годов: объяснили рентгеновское излучение из окрестностей черной дыры. Излучение возникает из-за комбинированного эффекта хаотических движений магнитных полей и турбулентного плазменного газа. Используя детальное суперкомпьютерное моделирование, исследователи из Хельсинкского университета смоделировали взаимодействие между излучением , плазмой и магнитными полями вокруг черных дыр. Было обнаружено, что хаотические движения, или турбулентность, вызванные магнитными полями, нагревают локальную плазму и заставляют ее излучать. Исследование было опубликовано в Nature Communications. Моделирование, использованное в исследовании, является первой моделью физики плазмы, которая включает все важные квантовые взаимодействия между излучением и плазмой. Моделирование показало, что турбулентность вокруг черных дыр настолько сильна, что даже квантовые эффекты становятся важными для динамики плазмы. В моделируемой смеси электронно-позитронной плазмы и фотонов локальное рентгеновское излучение может превращаться в электроны и позитроны, которые затем могут аннигилировать обратно в излучение при соприкосновении.

Ракета НАСА обнаружила новый процесс энергизации в верхних слоях атмосферы

Используя данные, полученные при запуске ракеты -носителя TRICE-2 (Twin Rockets to Investigate Cusp Electrodynamics), ученые НАСА изучили волны, распространяющиеся по линиям магнитного поля Земли в полярную атмосферу.Было известно, что эти волны ускоряют электроны, которые набирают скорость, «скользя» вдоль электрического поля волны. Но их воздействие на ионы — более гетерогенную группу положительно заряженных частиц, которые существуют наряду с электронами — было неизвестно. Оценив ионную смесь, через которую они пролетали — в основном протоны и однозарядные ионы кислорода — ученые обнаружили, что эти волны ускоряли протоны, вращающиеся вокруг линий магнитного поля Земли, а также электроны, скользящие по волнам. Результаты, опубликованные в Physical Review Letters, раскрывают новый способ энергетизации нашей верхней атмосферы.