Много турбулентно и хаотично състояние!
Турбуленцията в течност е познато явление, характеризиращо се с наличието на вихри с всякакви размери и безредично и непредсказуемо поведение. Когато увеличаваме числото на Рейнолдс (Re), безразмерно количество, дадено от съотношението между инерционни сили и вискозни сили, ние различаваме различни режими на потока, от ламинарен поток, след това хаотичен до състоянието, изцяло турбулентно, при което наблюдаваме каскада от енергия от големите инжекционни везни до скалата на разсейване (каскада на Колмогоров).
Нови модели експерименти за изследвания на турбулентността, проведени от екипа на SPHYNX от IRAMIS/SPEC, неочаквано разкриха хаотично поведение в разработения режим на турбулентност (т.е. при много голям брой на Рейнолдс) Този неочакван резултат ни кара да се замислим за произхода на периодичните ситуации, наблюдавани в метеорологията, в океаните или в индустриалните турбини.
Поведението на разбъркана течност е сложно и претърпява, когато разбъркването се увеличи, поредица от преходи, ясно установени днес: при ниска скорост (Reynolds Re номер от порядъка на 2000 г.), вискозитетът доминира в ламинарния поток на течността. Отвъд прага на възбуда (Re> 2000) силите на инерция доминират в системата и потокът става турбулентен. Общоприетото мнение до днес е, че тази турбуленция се увеличава с възбуда: колкото по-силна е възбудата, толкова по-сложна ще бъде турбулентната структура, позволяваща ефективна каскада на енергията, доставяна в световен мащаб от големи до малки мащаби. Където тя окончателно се разсейва.
Между двата екстремни режима могат да се развият междинни поведения, представящи стабилни или трептящи вихрови структури, които могат да представят хаотично поведение с малък брой степени на свобода (14 до Re = 10 6).
Експериментална настройка: поток на фон Карман. Течност (водно-глицеролова смес), съдържаща се в цилиндър, се задвижва от две въртящи се в обратна посока турбини, поставени в краищата му. Задвижването на флуида може да бъде симетрично (същата честота на въртене f1 = f2 на двете турбини) или асиметрично (f1 ≠ f2). Възбуждането може да се предизвика и при постоянен въртящ момент на двигателя (независимо за всяка от турбините).
Въпреки това, в различни реални системи с много голямо число на Рейнолдс (прогноза за времето, събуждане на лодка или остров, ... или индустриални турбини), турбулентните режими колебаят хаотично между няколко стационарни режима. Това е по-специално случаят със зоналната и блокирана циркулация, която характеризира поведението на антициклоните в северното полукълбо. Това хаотично поведение свързано ли е с чувствителността на тези сложни системи към променливи външни условия, или средните състояния на турбулентната течност по своята същност са нестабилни? ?