Quanta Magazine · Wetenschap

Pekelkreeftjes Helpen Wetenschappers Energiestroom in Turbulentie Omkeren

Onderzoekers hebben ontdekt dat de oriëntatie van pekelkreeftjes (sea monkeys) de richting van de energiestroom in een tweedimensionaal turbulent systeem kan omkeren, wat eerdere aannames uitdaagt.

Wetenschappers observeerden dat door de stroming van een vloeistof te verstoren met een klein, schuin obstakel, ze de cascade van energie konden omkeren, een fenomeen waarvan eerder werd gedacht dat het slechts in één richting stroomde.

Deze bevinding, gebaseerd op de beweging van pekelkreeftjes, suggereert dat de geometrie van verstoringen cruciaal is voor het beheersen van de energiestroom binnen turbulente systemen.

Turbulentie, waargenomen in alledaagse verschijnselen zoals watervallen en vluchten, omvat complexe krachten en energieoverdracht tussen verschillende schalen. Historisch gezien werd begrepen dat energie van grotere naar kleinere schalen stroomt of vice versa.

Baanbrekend werk van Richardson en Kolmogorov richtte zich op driedimensionale systemen waar energie van grote naar kleine wervelingen beweegt. Later breidden Kraichnan en Batchelor dit uit naar tweedimensionale systemen, waarbij ze een inverse energiecascade van kleine naar grote wervelingen opmerkten.

In experimenten vonden onderzoekers dat de hoek waaronder pekelkreeftjes zwommen ten opzichte van de uitrekkende krachten van de vloeistof bepaalde of energie van kleinere naar grotere schalen stroomde of vice versa.

Dit effect werd bevestigd met behulp van centimeterlange staafjes in plaats van garnalen en gevalideerd door numerieke simulaties door andere wetenschappers, wat potentiële toepassingen suggereert op gebieden zoals milieubeheersing en medicijnontwerp.

Hoewel de experimenten werden uitgevoerd in een vereenvoudigd, zwak turbulent tweedimensionaal systeem, onderzoeken onderzoekers of deze principes van toepassing zijn op complexere, driedimensionale turbulente systemen, waaronder tafelmodel tornado's.

AI-samenvatting op basis van de bron.