vendredi 8 avril 2016

Mettre fin à la turbulence

Que ce soit dans les oléoducs ou les conduites d'eau de la ville - les scientifiques de l'Institut Max Planck de dynamique et d'auto-organisation ont découvert que l'écoulement turbulent est pas stable
Quand un flux atteint une certaine vitesse, les choses deviennent turbulent: Le fluide ou le gaz ne circule plus d'une façon ordonnée, mais tourbillonne autour sauvagement. Cependant, contrairement à ce que les chercheurs supposé jusqu'à présent, cet état est pas permanent. Les scientifiques de l'Institut Max Planck de dynamique et d'auto-organisation à Göttingen, en Allemagne et l'Université technique de Delft, Pays-Bas, ont montré que dans les flux de tuyaux, toutes les turbulences vont disparaître avec le temps. Les nouvelles mesures sont nettement plus précise que toutes les expériences précédentes et des simulations informatiques concernés par cette question. 
Les écoulements turbulents dans les tuyaux sont d'une importance pour de nombreuses applications de tous les jours. Qu'est-ce qu'ils ont tous en commun est leur apparition: Ils se déplacent vers le bas le bouillonnement de la conduite et gargouillis comme un ruisseau de montagne. Le flux ne se calme lorsque sa vitesse est réduite. Les scientifiques appellent cela plus calme laminaire de l'Etat. Déterminant la différence entre le flux laminaire et turbulent sont les forces internes qui relient la molécule d'eau à l'autre. Seulement si l'influence de ces forces intérieures est plus petite que l'influence des forces qui accélèrent l'écoulement peut turbulences apparaissent.
Jusqu'à présent, les scientifiques ont supposé qu'un écoulement turbulent voyagent avec une vitesse constante restera toujours turbulent. Cependant, les scientifiques de Göttingen et de Delft ont trouvé des preuves qui pointent à l'effet contraire. "Nos mesures montrent que chaque écoulement turbulent dans un tuyau deviendra inévitablement laminaire", explique le Dr Björn Hof de l'Institut Max Planck de dynamique et d'auto-organisation. En fonction de la géométrie exacte de la conduite de cette transition peut prendre de nombreuses années. Mais tout comme une balle à l'intérieur d'un creux, qui roule toujours dans la position d'équilibre, que l'écoulement laminaire est stable.
Pour leurs mesures scientifiques permettent l'écoulement d'eau à travers les tuyaux de verre jusqu'à 14 mètres de longueur et seulement quelques millimètres de diamètre. Avec l'aide d'une impulsion d'eau à court du côté ils ont créé un tourbillon turbulent dans l'écoulement laminaire par ailleurs parfaitement. Ils ont ensuite suivis de près, comment ce tourbillon changé comme il a voyagé le long du tuyau. De la probabilité avec laquelle il a atteint l'extrémité de la conduite qu'ils pourraient tirer les principes de base qui régissent la turbulence.
"Afin de déterminer si la turbulence est stable ou a seulement une très longue durée de vie, nos mesures devaient être très exact", dit Hof. Par exemple, il est essentiel de maintenir la température de l'eau absolument constante pendant l'expérience. La précision de mesure que les scientifiques obtenus de cette manière a dépassé toutes les expériences précédentes. Même les simulations informatiques ne peuvent pas fournir de telles données précises.
Il est encore difficile de savoir si les nouveaux résultats sont également valables pour les flux extérieurs de tuyaux. Mais même maintenant les résultats pourraient aider à mettre fin à la turbulence dans les tuyaux d'une manière contrôlée. «Flux Turbulent consomme plus d'énergie que ne le font les laminaires. Dans de nombreuses applications telles que les pipelines de pétrole, ils sont donc gênants", explique Hof. Etant donné que les flux laminaire aspirent à tourner sur eux-mêmes, il pourrait être possible de raccourcir la durée de vie de la turbulence à l'aide d'une petite perturbation. Cela pourrait aider à économiser de l'énergie.