Un nouvel ensemble de lois de conservation - des lois fondamentales décrivant les processus naturels - développées par des chercheurs de l'Université de Rochester sont uniques aux écoulements turbulents dans les champs magnétiques, et pourrait aider à expliquer l'évolution des étoiles et des galaxies. Crédit :illustration de l'Université de Rochester / Michael Osadciw
La turbulence peut être trouvée dans des endroits grands et petits, des explosions de supernovae et des courants océaniques tentaculaires, aux plasmas instables qui se forment dans de minuscules piles à combustible à fusion bombardées de lasers.
Et encore, alors que des turbulences apparemment chaotiques se déroulent dans une cascade de tourbillons et de tourbillons plus petits - puis de tourbillons et de tourbillons encore plus petits au sein de ces tourbillons et tourbillons - quelque chose d'inattendu se produit, Des chercheurs de l'Université de Rochester disent.
Ces petits tourbillons et tourbillons commencent à se comporter de manière remarquablement similaire.
"Au fur et à mesure que ce processus se déroule, créer ces structures de plus en plus petites, il perd la mémoire de la première chose qui a déclenché l'écoulement dans un état turbulent, " dit Hussein Aluie, professeur adjoint de génie mécanique et co-auteur d'un article publié dans Lettres d'examen physique . "Cette perte de mémoire fait que ces structures à petite échelle se comportent de manière universelle."
Par conséquent, Aluie et l'auteur principal Xin Bian, un doctorat étudiant dans son laboratoire, ont décrit un nouvel ensemble de lois de conservation - des lois fondamentales décrivant les processus naturels - qui sont uniques aux écoulements turbulents dans les champs magnétiques.
Cela a conduit à un ensemble d'équations simplifiées qui peuvent être potentiellement appliquées dans de multiples domaines de recherche, comprenant:
Au cours de cette étude, Bian et Aluie ont utilisé plus de 16 ans, 000 cœurs de calcul et environ 6 millions d'heures CPU sur le supercalculateur du National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) du Lawrence Berkeley National Laboratory.
« Les simulations sont parmi les plus importantes du genre, " dit Aluie.
Les chercheurs ont également conçu une nouvelle méthode analytique pour comprendre comment les corps de turbulence « communiquent » les uns avec les autres à différentes échelles.
"Vous pouvez l'utiliser théoriquement, vous pouvez l'utiliser avec des simulations numériques, et l'appliquer sur des observations d'expériences ou même de satellites, " dit Aluie. " Il est très polyvalent. "
Le laboratoire d'Aluie applique déjà la méthode pour étudier comment les tourbillons et les tourbillons affectent les modèles de circulation générale dans l'océan, et aussi comment l'interaction entre le vent et l'eau affecte l'évolution de ces tourbillons.
"Nous appliquons cela pour quantifier la quantité d'énergie éolienne qui est mise dans l'océan, " Aluie dit. " L'outil que nous avons développé est très bon pour démêler les systèmes chaotiques et complexes. "
