Por meio de experimentos e teoria, Os pesquisadores da NYU Tandon ilustram mudanças surpreendentes na pressão da água em uma cunha que atinge a água (canto superior direito) quando um objeto - o cilindro flutuante perto da cunha - está presente. Enquanto a equipe mediu um aumento da pressão da água na região mais próxima do cilindro, eles descobriram uma diminuição da pressão da água na região de engavetamento (vazão). As setas vermelhas indicam a direção e velocidade das partículas de água, e as linhas verdes indicam o gráfico de contorno da magnitude da velocidade das partículas de água. Pontos azuis marcam a localização dos sensores. Crédito:NYU Tandon School of Engineering
Inúmeras vezes por dia, aves marinhas mergulham e capturam presas do oceano, os barcos entram na água de terra seca, e os hidroaviões pousam suavemente entre as ondas. O fenômeno de objetos que entram na água é comum, no entanto, uma compreensão completa da física da entrada da água permanece indefinida, especialmente no que se refere a casos em que um objeto sólido entra em um corpo de água que contém outros objetos sólidos, como uma gaivota mergulhando em um trecho rochoso do mar.
Uma equipe de pesquisadores da NYU Tandon School of Engineering está explorando esta área de pesquisa relativamente intocada e publicou uma série de descobertas surpreendentes que podem levar a estratégias para minimizar a tensão de entrada de água em embarcações marítimas, hidroaviões, e cápsulas da tripulação espacial projetadas para pouso na água.
"Muitos estudos de entrada de água negligenciam a presença de sólidos, objetos fixos, como gelo ou pedras na água, e é claro que esses itens podem afetar objetos que entram na água e alterar a física do impacto, "disse Maurizio Porfiri, professor de engenharia mecânica e aeroespacial na NYU Tandon e autor principal do artigo "Obstáculos sólidos podem reduzir a carga hidrodinâmica durante a entrada de água, "que aparece no jornal Fluidos de revisão física . Os colaboradores de Porfiri incluem Ghania Benbelkacem, membro adjunto do corpo docente da NYU Tandon, no Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial, e Mohammad Jalalisendi, recém-graduado com doutorado no grupo de Porfiri.
Porfiri e seus colaboradores no Laboratório de Sistemas Dinâmicos criaram um experimento usando uma cunha sólida mergulhando em um tanque de água contendo um cilindro com flutuação neutra. Sensores na configuração de aceleração medida, pressão, e profundidade, e a equipe usou a velocimetria de imagem de partículas para visualizar o fluxo e medir a velocidade dos jatos de água produzidos pela cunha ao atingir a água. As análises revelaram que a presença do cilindro na água mudou drasticamente a física do impacto na cunha de maneiras inesperadas.
Para surpresa dos pesquisadores, eles notaram uma diminuição na pressão no empilhamento - a região do fluido onde um jato de alta velocidade é produzido quando a cunha pousa - no lado da cunha mais próximo do cilindro. Porfiri e a equipe atribuíram essa diminuição ao fluido de confinamento do cilindro daquele lado, de modo que menos água foi deslocada com o impacto. Contudo, em um achado contraditório, a equipe notou um aumento na pressão em direção à quilha da cunha, indicando um rico, efeito complexo do cilindro. Mais estudos são necessários para reconciliar esses achados conflitantes, mas os pesquisadores observam a importância de continuar a explorar a interação entre itens estacionários na água e objetos que entram na água.
“É claro que existem interações simpáticas entre esses objetos, e à medida que obtemos uma melhor compreensão deles, pode levar a projetos e materiais que atenuem parte da pressão sobre as embarcações marítimas que viajam em águas ocluídas, especialmente aqueles que exploram e navegam nas regiões polares, "disse Porfiri.
