Nagyon viharos és kaotikus állapot!
A turbulencia a folyadékban jól ismert jelenség, amelyet mindenféle örvény jelenléte, rendezetlen és kiszámíthatatlan viselkedés jellemez. Ha növeljük a Reynolds-számot (Re), egy dimenzió nélküli mennyiséget, amelyet az inerciális erők és a viszkózus erők aránya ad meg, megkülönböztetünk különböző áramlási rendszereket a lamináris áramlástól, majd kaotikusan a teljesen turbulens állapotig, amelyben az energia kaszkádját figyeljük meg. a nagy injekciós skálától a disszipációs skáláig (Kolmogorov-kaszkád).
A turbulencia-vizsgálatok új modellkísérletei, amelyeket az IRAMIS/SPEC SPHYNX csapata végzett, váratlanul kaotikus viselkedést tártak fel a kialakult turbulencia-rendszerben (azaz nagyon nagy Reynolds-szám mellett),. Ez a váratlan eredmény elgondolkodtat bennünket a meteorológiában, az óceánokban vagy az ipari turbinákban megfigyelt szakaszos helyzetek eredetén.
A kevert folyadék viselkedése bonyolult és a keverés fokozásakor átmenetek sora megy végbe, amelyek ma egyértelműen megalapozottak: kis sebességnél (Reynolds Re száma 2000-es nagyságrendű) a viszkozitás uralja a folyadék lamináris áramlását. folyadék. A keverési küszöbön (Re> 2000) túl a tehetetlenségi erők uralják a rendszert, és az áramlás turbulenssé válik. A mai napig általánosan elfogadott nézet szerint ez a turbulencia keverés közben növekszik: minél erősebb a keverés, annál bonyolultabb lesz a turbulens szerkezet, amely lehetővé teszi a globálisan szállított energia hatékony kaszkádját a nagytól a kis méretig.
A két szélsőséges rendszer között a köztes magatartás kialakulhat stabil vagy oszcilláló örvénystruktúrákat bemutatva, amelyek kaotikus viselkedést mutathatnak kis számú szabadságfokkal (14-től Re = 10 6-ig).
Kísérleti beállítás: von Karman-áramlás. A hengerben lévő folyadékot (víz-glicerin keverék) a végén két ellentétesen forgó turbina hajtja. A folyadék meghajtása lehet szimmetrikus (a két turbina f1 = f2 azonos forgási frekvenciája) vagy aszimmetrikus (f1 ≠ f2). A gerjesztés állandó motornyomaték mellett is előállítható (mindegyik turbinához külön-külön).
Különböző, nagyon nagy Reynolds-számmal rendelkező valós rendszerekben (időjárás-előrejelzés, csónak- vagy szigeti ébredés, ... vagy ipari turbinák) a turbulens rendszerek kaotikusan oszcillálnak több álló helyzet között. Ez különösen érvényes a zónás és blokkolt keringésre, amely az anticiklonok viselkedését jellemzi az északi féltekén. Ez a kaotikus viselkedés összefügg e komplex rendszerek ingadozásával az ingadozó külső viszonyokra, vagy a turbulens folyadék átlagos állapota természeténél fogva instabil? ?