Um novo conjunto de leis de conservação - leis fundamentais que descrevem processos naturais - desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Rochester é exclusivo para fluxos turbulentos dentro de campos magnéticos, e poderia ajudar a explicar a evolução das estrelas e galáxias. Crédito:ilustração da Universidade de Rochester / Michael Osadciw
A turbulência pode ser encontrada em lugares grandes e pequenos, da explosão de supernovas e correntes oceânicas em expansão, aos plasmas instáveis que se formam dentro de minúsculas células de combustível de fusão bombardeadas com lasers.
E ainda, enquanto uma turbulência aparentemente caótica se desdobra em uma cascata de redemoinhos e redemoinhos menores - e, em seguida, redemoinhos e redemoinhos ainda menores dentro desses redemoinhos e redemoinhos - algo inesperado acontece, Pesquisadores da Universidade de Rochester dizem.
Esses redemoinhos e redemoinhos menores começam a se comportar de maneira muito semelhante.
"À medida que este processo se desenrola, criando essas estruturas cada vez menores, ele perde a memória da primeira coisa que desencadeou o fluxo em um estado turbulento, "diz Hussein Aluie, professor assistente de engenharia mecânica e co-autor de artigo publicado em Cartas de revisão física . "Essa perda de memória faz com que essas estruturas em pequenas escalas se comportem de maneira universal."
Como resultado, Aluie e o autor principal Xin Bian, um Ph.D. aluno em seu laboratório, descreveram um novo conjunto de leis de conservação - leis fundamentais que descrevem processos naturais - que são exclusivas para fluxos turbulentos dentro de campos magnéticos.
Isso levou a um conjunto de equações simplificadas que podem ser potencialmente aplicadas em várias áreas de pesquisa, Incluindo:
No decorrer deste estudo, Bian e Aluie usaram mais de 16 anos, 000 núcleos de computação e cerca de 6 milhões de horas de CPU no supercomputador do National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) no Lawrence Berkeley National Laboratory.
"As simulações são algumas das maiores do gênero, "Aluie diz.
Os pesquisadores também desenvolveram um novo método analítico para desvendar como os corpos de turbulência "se comunicam" uns com os outros em diferentes escalas.
"Você pode usá-lo teoricamente, você pode usá-lo com simulações numéricas, e aplicá-lo em observações de experimentos ou mesmo de satélites, "Aluie diz." É muito versátil. "
O laboratório de Aluie já está aplicando o método para estudar como redemoinhos e redemoinhos afetam os padrões gerais de circulação no oceano, e também como a interação entre o vento e a água afeta a evolução desses redemoinhos.
"Estamos aplicando isso para quantificar quanta energia do vento é colocada no oceano, "Aluie diz." A ferramenta que desenvolvemos é muito boa para desemaranhar sistemas caóticos e complexos. "
