Los flujos de fluidos pueden tomar una de dos formas: movimiento "laminar" bien ordenado o movimiento "turbulento" altamente desordenado. Aunque la experiencia cotidiana muestra que el movimiento laminar en flujos de corte simple como en tuberías o canales da paso a la turbulencia a medida que aumenta la velocidad del flujo, la naturaleza exacta de esta transición ha seguido siendo un enigma desde su primer estudio en el siglo XIX.
El profesor de IST Austria, Björn Hof, y sus colegas del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización en Gotinga y la Universidad Friedrich-Alexander-Erlangen-Nürnberg han contribuido considerablemente a responder esta pregunta en el pasado. En su reciente publicación:en Física de la naturaleza en febrero de 2016, finalmente pudieron demostrar que la transformación puede caracterizarse por completo como una transición de fase, según su estudio del llamado "flujo de Couette". Este tipo de flujo consiste en un fluido viscoso que está confinadoentre dos paredes paralelas que se mueven en direcciones opuestas.
Al igual que en las tuberías o canales, la turbulencia en el flujo de Couette aparece por primera vez en dominios localizados y parece coexistir felizmente con las regiones laminares. Sin embargo, las investigaciones en tiempos extremadamente largos revelan que las regiones turbulentas y laminar en realidad compiten e intentan aniquilarentre sí. Por debajo de una velocidad crítica, la fase laminar gana, pero cede a la turbulencia más allá de cierto umbral, lo que resulta en un patrón de coexistencia siempre cambiante de dominios laminar y turbulento.
Se conoce un comportamiento cualitativamente similar a partir de la "filtración dirigida". Se cree que este modelo simple de física estadística describe muchos procesos de contacto en la naturaleza, como la propagación de incendios forestales o una epidemia en una población. Sorprendentemente, todos estos fenómenos muy diferentesdeben caracterizarse por los mismos tres números en el punto de transición. Estos tres "exponentes críticos" describen completamente los patrones de coexistencia fluctuantes resultantes para este tipo de transición de fase.
Los experimentos turbulentos de Couette podrían confirmar con precisión los exponentes críticos predichos. Además de proporcionar finalmente una respuesta para la naturaleza del inicio de la turbulencia, también son una de las primeras confirmaciones experimentales de la clase de universalidad de percolación dirigida. Comentario de Hof: "Creemosque el inicio de una turbulencia sostenida en otros flujos de corte caerá igualmente en la clase de percolación dirigida que la investigación futura deberá verificar "
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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