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Jul 06, 2023

I fisici misurano la temperatura dei flussi di fluidi e scoprono un nuovo ruolo per la turbolenza

A team of physicists has discovered a new role for a specific type of

Un team di fisici ha scoperto un nuovo ruolo per un tipo specifico di turbolenza, una scoperta che fa luce sui flussi di fluidi che vanno dal nucleo liquido della Terra all'acqua bollente.

La ricerca, che apparenella rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, incentrato sulla convezione turbolenta, il movimento del fluido quando riscaldato dal basso.

"I nostri esperimenti rivelano movimenti complessi tra un corpo in libero movimento e flussi termici convettivi", afferma Jun Zhang, professore di matematica e fisica alla New York University (NYU) e alla NYU Shanghai, autore senior dell'articolo.

Lo studio, che includeva anche Kaizhe Wang, ricercatore del Dipartimento di Fisica della New York University, si è concentrato specificamente sulla convezione Rayleigh-Bénard, un tipo di convezione guidata dalle differenze di temperatura.

Nei loro esperimenti, condotti presso il Joint Research Institute della New York University di Shanghai, gli autori dell'articolo hanno utilizzato un contenitore cilindrico riempito d'acqua, per poi riscaldarlo dal fondo, creando flussi convettivi. I flussi turbolenti risultanti hanno interagito con un solido sospeso (un pannello rettangolare) che si muoveva liberamente all’interno del contenitore, un’impostazione che ha permesso ai ricercatori di studiare meglio come i flussi turbolenti interagiscono con le strutture solide all’interno.

"Sorprendentemente, il sistema si comporta in qualche modo bene", nota Zhang. "Abbiamo osservato una rotazione regolare dei flussi e del solido libero."

I loro risultati hanno mostrato che i flussi alimentati da convezione turbolenta, insieme al solido, possono muoversi in due direzioni, una in senso orario e l’altra in senso antiorario, con la velocità di co-rotazione che aumenta con l’intensità della convezione. Inoltre, la loro rotazione a volte può cambiare direzione, a causa della turbolenza.

"La ricerca, ispirata alla rotazione del nucleo interno della Terra mentre interagisce con il nucleo liquido convettivo, cattura l'interazione tra un flusso turbolento e un corpo che si muove liberamente all'interno del flusso", spiega Zhang. “I risultati confermano che la turbolenza può essere domata interagendo con i solidi. Ci ricordano anche che il potere della convezione termica potrebbe svolgere un ruolo più importante all’interno del nostro pianeta Terra”.

- Il presente comunicato stampa è stato originariamente pubblicato sul sito web della New York University