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Jul 06, 2023

Físicos medem a temperatura de fluxos de fluidos e descobrem um novo papel para a turbulência

Uma equipe de físicos descobriu um novo papel para um tipo específico de

Uma equipe de físicos descobriu um novo papel para um tipo específico de turbulência - uma descoberta que lança luz sobre os fluxos de fluidos que vão desde o núcleo líquido da Terra até a água fervente.

A pesquisa, que aparecena revista Proceedings of the National Academy of Sciences, centrado na convecção turbulenta - o movimento do fluido quando aquecido por baixo.

“Nossos experimentos revelam movimentos intrincados entre um corpo em movimento livre e fluxos convectivos térmicos”, diz Jun Zhang, professor de matemática e física na Universidade de Nova York (NYU) e na NYU Shanghai, autor sênior do artigo.

O estudo, que também incluiu Kaizhe Wang, pesquisador do Departamento de Física da NYU, concentrou-se especificamente na convecção Rayleigh-Bénard – um tipo de convecção impulsionado por diferenças de temperatura.

Em seus experimentos, conduzidos no Joint Research Institute da NYU Shanghai, os autores do artigo usaram um recipiente cilíndrico cheio de água e o aqueceram a partir do fundo, criando fluxos convectivos. Os fluxos turbulentos resultantes interagiam com um sólido suspenso (um painel retangular) que se movia livremente dentro do contêiner – uma configuração que permitiu aos pesquisadores estudar melhor como os fluxos turbulentos interagem com as estruturas sólidas internas.

"Surpreendentemente, o sistema se comporta de certa forma", observa Zhang. "Observamos uma rotação suave dos fluxos e do sólido livre."

Seus resultados mostraram que fluxos turbulentos alimentados por convecção, juntamente com o sólido, podem se mover em duas direções – uma no sentido horário e outra no sentido anti-horário – com a velocidade co-rotacional aumentando com a intensidade da convecção. Mais do que isso, sua rotação pode, às vezes, mudar de direção, causada pela turbulência.

“A pesquisa, inspirada na rotação do núcleo interno da Terra conforme ele interage com o núcleo líquido convectivo, captura a interação entre um fluxo turbulento e um corpo em movimento livre dentro do fluxo”, explica Zhang. "As descobertas confirmam que a turbulência pode ser domada pela interação com sólidos. Também nos lembra que o poder da convecção térmica pode desempenhar papéis mais importantes dentro do nosso planeta Terra."

- Este comunicado de imprensa foi publicado originalmente no site da Universidade de Nova York