Fizikçiler, türbülanslı konveksiyonun yeni bir yönünü keşfettiler ve bunun sıvı içinde serbestçe hareket eden bir katının iki yönde dönmesine ve bazen türbülans nedeniyle yön değiştirmesine neden olabileceğini gösterdiler. Dünya’nın çekirdeğinden kaynayan suya sıvı akışını anlamak için çıkarımları olan bu araştırma, aynı zamanda Dünya’da termal konveksiyonun oynayabileceği kilit rolü ve türbülansın katı maddelerle etkileşimle kontrol edilme potansiyelini vurgulamaktadır.
{6 } Dünyanın çekirdeğinden ilham alan bir deneyde türbülanslı akışlar şaşırtıcı bir dönüş yapıyor.
Fizikçilerden oluşan bir ekip, belirli bir türbülans için yeni bir rol keşfetti; bu, ışık tutan bir bulgu Dünyanın sıvı çekirdeğinden kaynayan suya kadar değişen sıvı akışları.
Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yer alan araştırma, türbülanslı konveksiyona, yani aşağıdan ısıtıldığında sıvının hareketine odaklanıyordu.{ 4}
New York Üniversitesi’nde matematik ve fizik profesörü ve makalenin kıdemli yazarı NYU Şanghay’da matematik ve fizik profesörü olan Jun Zhang, “Deneylerimiz, serbest hareket eden bir cisim ile termal konvektif akışlar arasındaki karmaşık hareketleri ortaya koyuyor” diyor.
{ 6}NYU Fizik Bölümü’nde araştırmacı olan Kaizhe Wang’ın da dahil olduğu çalışma, özellikle Rayleigh-Bénard konveksiyonuna, yani sıcaklık farklarından kaynaklanan bir konveksiyon türüne odaklandı.
Yakın zamanda yapılan bir Dünyanın katı çekirdeğinin süper dönüşünden ilham alan deneysel çalışma, bir silindirde bulunan türbülans akışlarının serbest bir cisimle etkileşime girdiği zaman şaşırtıcı derecede yumuşak bir dönüşün gözlemlendiğini gösteriyor. Kırmızı (sıcak) ve mavi (soğuk) şeritler su akışlarını temsil eder. Kredi: Kaizhe Wang ve Jun Zhang
NYU Şangay Ortak Araştırma Enstitüsü’nde yürüttükleri deneylerde, makalenin yazarları suyla dolu silindirik bir kap kullandılar, ardından kabı alttan ısıtarak konvektif bir etki yarattılar. akar. Ortaya çıkan türbülanslı akışlar, kabın içinde serbestçe hareket eden asılı bir katı (dikdörtgen panel) ile etkileşime girdi. biraz uslu oluyor,” diyor Zhang. “Akışların ve serbest katının düzgün bir şekilde döndüğünü gözlemledik.”
Sonuçları, türbülanslı konveksiyonla çalışan akışların, katıyla birlikte, biri saat yönünde, diğeri saat yönünün tersine olmak üzere iki yönde hareket edebildiğini gösterdi. konveksiyonun yoğunluğu ile artan ortak dönüş hızı. Dahası, dönüşleri bazen türbülansın neden olduğu yön değiştirebilir.
“Dünya’nın iç çekirdeğinin konvektif sıvı çekirdekle etkileşime girerken dönmesinden ilham alan araştırma, türbülanslı bir akış arasındaki etkileşimi yakalıyor. ve akış içinde serbestçe hareket eden bir cisim,” diye açıklıyor Zhang. “Bulgular, türbülansın katılarla etkileşime girerek evcilleştirilebileceğini doğruluyor. Ayrıca bize, termal konveksiyonun gücünün Dünya gezegenimiz içinde daha önemli roller oynayabileceğini hatırlatıyor.”
Referans: Kaizhe Wang’ın “Büyük ölçekli termal konveksiyon akışının ve daldırılmış bir serbest cismin ısrarlı eş dönüşü” ve Jun Zhang, 15 Mayıs 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2217705120