Ученые научились управлять потоком энергии в турбулентной среде

Новый взгляд на передачу энергии в турбулентных потоках

Как сообщает НВ — Техно: Группа исследователей под руководством доцента Лея Фана обнаружила, что направление переноса энергии в турбулентности можно контролировать. Используя уравнения Навье-Стокса и тензорный анализ, они показали возможность создания потоков как с прямым, так и с обратным переносом энергии. Эти результаты открывают путь к практическому применению в системах очистки от загрязнений, микрофлюидике и климатическом моделировании.

Работа, опубликованная 4 июня в 13:00, опирается на наследие математика и физика Андрея Колмогорова, который еще в 1941 году утверждал, что в трехмерных средах энергия всегда переходит от крупных вихрей к мелким. Команда под руководством доцента Лея Фана разработала новую модель, применимую именно к трехмерным системам. В лаборатории они провели эксперименты с тонким слоем воды, на который воздействовали электромагнитными силами: горизонтальное магнитное поле создавало двумерный поток, а система стержней вносила в него возмущения.

Итоги экспериментов

Экспериментальные данные совпали с компьютерными симуляциями, что подтвердило теорию. Ученые выяснили, что физические барьеры размером до 10 метров способны влиять на океанические транспортные барьеры, простирающиеся на километры. Кроме того, эти открытия применимы в микрофлюидных устройствах, где жидкость движется по каналам шириной менее 1 миллиметра.

«Мы рассматривали перенос энергии как механический процесс»

- Доцент Лей Фан

Полученные результаты расширяют границы понимания турбулентности и энергообмена, что может существенно повлиять на различные области науки и промышленности. Например, в сфере контроля загрязнений и микрофлюидики они способны привести к созданию технологий, повышающих эффективность процессов. Данное исследование также подчеркивает важность теоретических основ для решения современных экологических и технологических задач.

Об этом сообщает издание ScienceDaily.

Эти открытия в области управления энергией в турбулентных потоках могут оказать значительное влияние на понимание процессов, происходящих не только в водной среде, но и в космосе. Например, недавние исследования показали, как формируются гигантские магнитные поля в космосе, что открывает новые горизонты для астрофизиков. Узнайте больше о том, как эти две области науки перекликаются и что они могут рассказать о природе нашего мира, в нашей новой статье.