Faktoren, die die Turbulenzskalierung beeinflussen

Flüssigkeiten mit Skalierungsverhalten finden sich in verschiedenen physikalischen Phänomenen, die sowohl im Labor als auch unter realen Bedingungen auftreten. Sie treten beispielsweise am kritischen Punkt auf, an dem eine Flüssigkeit zu einem Dampf wird, am Phasenübergang von Supermedien und an der Phasentrennung von binären Flüssigkeiten, deren Komponenten zwei verschiedene Verhaltensweisen aufweisen.

Bisher haben die Modelle die Auswirkungen externer Turbulenzen nicht vollständig berücksichtigt. In einer kürzlich in EPJ B veröffentlichten Studie untersuchen Michal Hnatič von der Šafárik University in Košice, Slowakei, und Kollegen den Einfluss von umgebungsbedingten turbulenten Geschwindigkeitsschwankungen in physikalischen Systemen, wenn sie einen kritischen Punkt erreichen. Diese Schwankungen sind nachweislich auf einen Mangel an räumlicher Regelmäßigkeit in diesen Systemen oder Anisotropie und die Kompressibilität von Flüssigkeiten zurückzuführen. Einzigartig an dieser Studie ist, dass die im Modell eingeführte Turbulenz neu ist und dazu beiträgt, zu verdeutlichen, inwieweit die Geschwindigkeit dieser Schwankungen ihr Skalierungsverhalten beeinflusst.

Die Autoren untersuchen das kritische Verhalten physikalischer Systeme mit Hilfe von zwei verschiedenen Modellen. Die erste beschreibt die kritische Dynamik des Systems im Gleichgewicht, während die zweite die Phase darstellt, in der sich das System nicht mehr im Gleichgewicht befindet und ein Skalierungsverhalten annimmt, das sich auf die Perkolation bezieht, die bisher zur Untersuchung von Systemen wie der Ausbreitung von Epidemien, Waldbränden und Bevölkerungswachstum verwendet wurde. Um das kritische Verhalten des Systems besser zu verstehen, wählten die Autoren den schwierigen Ansatz, die gegenseitigen Effekte von großflächiger Anisotropie und Kompressibilität in ihr Modell zu integrieren; frühere Modelle hatten diese Effekte nur separat berücksichtigt. Sie identifizieren damit vier Arten von Skalierungsregimen, die für jedes Modell im makroskopischen Maßstab beobachtet werden können. Abschließend zeigen die Autoren, dass es die Anisotropie ist, die der Schlüsselfaktor sein kann, der verschiedene Arten von aufkommendem Skalierungsverhalten bestimmt.

Mehr Informationen:
Michal Hnatič et al, Scaling behavior in interacting systems: joint effect of anisotropy and compressibility, The European Physical Journal B (2018). DOI: 10.1140/epjb/e2018-90308-1

Teilen Ist Liebe! ❤❤❤ 22 shares ❤❤❤

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

shares