Comprendre comment une goutte ou une bulle en suspension dans une plus grande masse de fluide se divise en plusieurs morceaux est inestimable pour les ingénieurs concevant des réacteurs chimiques, moteurs et navires, ainsi que pour les géoscientifiques étudiant les interactions des océans et de l'atmosphère. Mais les calculs difficiles qui sous-tendent le phénomène ont forcé les scientifiques à s'appuyer sur des systèmes idéalisés qui manquent de nuances du monde réel. Maintenant, des chercheurs de l'université de Princeton ont décrit la rupture de bulles entourées d'écoulements turbulents comme ceux que l'on trouve dans les procédés industriels ou dans la nature.

À l'aide d'un ensemble de caméras à haute vitesse, les chercheurs ont montré que la turbulence environnante gèle efficacement pendant le processus, mais les déformations de la bulle induites par la turbulence modifient le temps de rupture de la bulle. Ce point de rupture est connu des mathématiciens comme une singularité - un point au-delà duquel un modèle qui avait décrit un système n'est plus valable.

"La singularité est le moment où la bulle se brise, " a déclaré le chercheur principal Luc Deike, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial et du Princeton Environmental Institute. "Au moment où ça casse, vous devez changer la façon dont vous le décrivez mathématiquement."

Les mathématiques sous-jacentes au pincement d'une bulle dans plusieurs bulles sont décrites depuis de nombreuses années, mais généralement dans des systèmes idéalisés tels que parfaitement lisse, bulles arrondies. Dans leur article du 2 décembre dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , Deike et ses co-chercheurs ont expliqué les turbulences, flux chaotique de fluides qui accompagne la formation de bulles et a présenté une approche pour modéliser la rupture réaliste des bulles.