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Jul 06, 2023

Les physiciens prennent la température des écoulements de fluides et découvrent un nouveau rôle pour la turbulence

Une équipe de physiciens a découvert un nouveau rôle pour un type spécifique de

Une équipe de physiciens a découvert un nouveau rôle pour un type spécifique de turbulence, une découverte qui met en lumière les flux de fluides allant du noyau liquide de la Terre à l'eau bouillante.

La recherche, qui apparaîtdans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences, centrée sur la convection turbulente - le mouvement du fluide lorsqu'il est chauffé par le bas.

"Nos expériences révèlent des mouvements complexes entre un corps en mouvement libre et des flux de convection thermique", explique Jun Zhang, professeur de mathématiques et de physique à l'Université de New York (NYU) et à NYU Shanghai, l'auteur principal de l'article.

L'étude, qui comprenait également Kaizhe Wang, chercheur au département de physique de NYU, s'est concentrée spécifiquement sur la convection Rayleigh-Bénard, un type de convection entraîné par les différences de température.

Dans leurs expériences, menées au Joint Research Institute de NYU Shanghai, les auteurs de l'article ont utilisé un récipient cylindrique rempli d'eau, puis l'ont chauffé par le bas, créant des flux convectifs. Les écoulements turbulents résultants ont interagi avec un solide en suspension (un panneau rectangulaire) qui se déplaçait librement à l'intérieur du conteneur, un cadre qui a permis aux chercheurs de mieux étudier comment les écoulements turbulents interagissent avec les structures solides à l'intérieur.

"Étonnamment, le système devient quelque peu sage", note Zhang. "Nous avons observé une rotation douce des flux et du solide libre."

Leurs résultats ont montré que les écoulements alimentés par convection turbulente, ainsi que le solide, peuvent se déplacer dans deux directions - l'une dans le sens des aiguilles d'une montre et l'autre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre - la vitesse de co-rotation augmentant avec l'intensité de la convection. Plus que cela, leur rotation peut parfois changer de direction, causée par la turbulence.

"La recherche, inspirée par la rotation du noyau interne de la Terre lorsqu'il interagit avec le noyau liquide convectif, capture l'interaction entre un flux turbulent et un corps en mouvement libre dans le flux", explique Zhang. "Les résultats confirment que la turbulence peut être apprivoisée en interagissant avec les solides. Cela nous rappelle également que la puissance de la convection thermique pourrait jouer un rôle plus important à l'intérieur de notre planète Terre."

- Ce communiqué de presse a été initialement publié sur le site Web de l'Université de New York