Guillaume Rolland
Des expériences dans la soufflerie distinctive de l’Institut Max Planck pour la dynamique et l’auto-organisation (MPI-DS) à Göttingen montrent que des lois formulées il y a as well as de 80 ans et leurs extensions n’expliquent qu’incomplètement les écoulements turbulents.
L’agitation d’une tasse de café crée un flux turbulent avec de grands et de très petits tourbillons. Les vortex de tailles différentes s’influencent mutuellement en transférant l’énergie d’un in addition grand vortex à un in addition petit, jusqu’au moreover petit vortex, qui se dissipe dans le liquide par frottement. Ce thought a été décrit pour la première fois par le mathématicien Andrei Kolmogorov, qui a établi des lois d’échelle générales pour les écoulements turbulents en 1941. En utilisant ces derniers et d’autres améliorations, des simulations informatiques pour les écoulements artificiels, les prévisions météorologiques et les modèles climatiques sont encore créés à partir de données empiriques aujourd’hui.
“Nous avons constaté que ces lois d’échelle semblent ne s’appliquer qu’aux flux fortement idéalisés”, rapporte Christian Küchler, premier auteur de l’étude. Auparavant, on avait supposé qu’ils étaient universellement valables. Même avant cela, les mesures dans les souffleries à des niveaux de turbulence inférieurs ne pouvaient pas confirmer les prédictions théoriques, mais elles étaient généralement attribuées à une pressure de turbulence trop faible. “Dans notre canal special, nous pouvons utiliser des gaz à haute pression et ainsi atteindre des degrés de turbulence extrêmement élevés”, explique le directeur du MPI-DS, Eberhard Bodenschatz, qui a conçu le canal pour ses recherches.
En générant sélectivement des turbulences et en utilisant une grille active, développée au MPI-DS par le co-auteur Greg Bewley de l’Université Cornell, les chercheurs ont pu montrer que des écarts systématiques par rapport aux prédictions de Kolmogorov se produisent même dans les turbulences les furthermore fortes. Cela implique que les tourbillons de taille moyenne dans les écoulements réels ne sont pas complètement découplés des très grands tourbillons dans un système par transfert d’énergie, comme on le soupçonnait depuis 1941. De furthermore, ces nouveaux résultats sont universels et ne dépendent pas de la power de la turbulence dans la chaîne.
“Notre soufflerie permet des mesures qui ne seraient pas possibles autrement”, explique Eberhard Bodenschatz, directeur du MPI-DS, expliquant la particularité de l’installation de recherche. “Nous pouvons mieux comprendre comment se comportent réellement les écoulements turbulents et développer de nouveaux modèles sur cette foundation”, poursuit-il. Par exemple, ces expériences peuvent contribuer à une meilleure compréhension de la turbulence dans les écoulements artificiels ou dans l’atmosphère. Là, l’effet de la turbulence est l’un des as well as grands facteurs d’incertitude dans les modèles climatiques modernes et les prévisions météorologiques.
