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Jun 16, 2023

Los físicos toman la temperatura de los flujos de fluidos y descubren un nuevo papel para la turbulencia

Un equipo de físicos ha descubierto un nuevo papel para un tipo específico de

Un equipo de físicos ha descubierto un nuevo papel para un tipo específico de turbulencia: un hallazgo que arroja luz sobre los flujos de fluidos que van desde el núcleo líquido de la Tierra hasta el agua hirviendo.

La investigación, que apareceen la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, centrada en la convección turbulenta, el movimiento de un fluido cuando se calienta desde abajo.

"Nuestros experimentos revelan movimientos intrincados entre un cuerpo que se mueve libremente y flujos convectivos térmicos", dice Jun Zhang, profesor de matemáticas y física en la Universidad de Nueva York (NYU) y NYU Shanghai, autor principal del artículo.

El estudio, que también incluyó a Kaizhe Wang, investigador del Departamento de Física de la Universidad de Nueva York, se centró específicamente en la convección de Rayleigh-Bénard, un tipo de convección impulsada por las diferencias de temperatura.

En sus experimentos, realizados en el Instituto de Investigación Conjunta de NYU Shanghai, los autores del artículo utilizaron un recipiente cilíndrico lleno de agua, luego lo calentaron desde el fondo, creando flujos convectivos. Los flujos turbulentos resultantes interactuaron con un sólido suspendido (un panel rectangular) que se movía libremente dentro del contenedor, un escenario que permitió a los investigadores estudiar mejor cómo los flujos turbulentos interactúan con las estructuras sólidas del interior.

"Sorprendentemente, el sistema se comporta de alguna manera bien", señala Zhang. "Observamos una rotación suave de los flujos y el sólido libre".

Sus resultados mostraron que los flujos turbulentos impulsados ​​por convección, junto con el sólido, pueden moverse en dos direcciones, una en el sentido de las agujas del reloj y otra en el sentido contrario, y la velocidad co-rotacional aumenta con la intensidad de la convección. Más que eso, su rotación a veces puede cambiar de dirección, causada por la turbulencia.

"La investigación, inspirada en la rotación del núcleo interno de la Tierra a medida que interactúa con el núcleo líquido convectivo, captura la interacción entre un flujo turbulento y un cuerpo que se mueve libremente dentro del flujo", explica Zhang. "Los hallazgos confirman que la turbulencia puede controlarse al interactuar con los sólidos. También nos recuerda que el poder de la convección térmica podría desempeñar un papel más importante dentro de nuestro planeta Tierra".

- Este comunicado de prensa se publicó originalmente en el sitio web de la Universidad de Nueva York