Lumilikha ang mga Siyentista ng Makatotohanang Bagyo ng Bagyo sa Laboratoryo

Ang aktibong parilya sa lagusan ng hangin ay maaaring paghaluin ang mga daloy ng hangin upang lumikha ng makatotohanang kaguluhan ng bagyo. Kredito: Oldenburg University / Mohssen Assanimoghaddam

Ang kaguluhan ay isang nasa lahat ng pook hindi pangkaraniwang bagay at isa sa pinakadakilang misteryo ng pisika. Ang isang pangkat ng pananaliksik mula sa Oldenburg ay nakalikha ng makatotohanang kaguluhan ng bagyo sa lagusan ng hangin ng Wind Energy Research Center (ForWind).

Ang malalakas na bagyo ay madalas na nag-iiwan ng random na pagkawasak: Ang mga tile ng bubong ng bahay ay sumabog habang ang kapit-bahay na pag-aari ay maaaring hindi mapinsala. Ito ay simoy ng hangin – o lokal na kaguluhan, tulad ng tawag dito sa mga pisiko. Nagmula ito mula sa malalaking daloy ng atmospera, ngunit sa ngayon imposibleng hulaan ito nang detalyado.

Ang mga dalubhasa mula sa Oldenburg University at Lyon University ay nagbigay daan sa pag-aaral ng maliit na kaguluhan: Ang physicist ng Oldenburg na si Prof. Sinabi ni Dr. Ang koponan na pinangunahan ni Joachim Peinke ay nakalikha ng magulong daloy sa wind tunnel. Ang mga alon ay katulad ng sa mga nagaganap sa malalaking bagyo. Iniulat ng mga mananaliksik sa journal na Physical Review Letters na ang koponan ay nakakita ng isang paraan upang maputol ang isang slice mula sa bagyo. “Ang aming pang-eksperimentong pagtuklas ay ginagawang modelo ang aming wind tunnel para sa isang bagong henerasyon ng mga naturang pasilidad, kung saan, halimbawa, ang mga epekto ng kaguluhan sa mga turbine ng hangin ay maaaring pag-aralan ng makatotohanang,” sabi ni Peinke.

Ang pinakamahalagang parameter na naglalarawan sa kaguluhan ng isang daloy ay ang numero ng Reynolds: Inilalarawan ng pisikal na dami na ito ang ratio ng lakas na gumagalaw sa mga puwersang frictional sa isang daluyan. Sa mga simpleng term, maaari mong sabihin: mas mataas ang numero ng Reynolds, mas magulo ang daloy. Ang isa sa pinakamalaking misteryo ng kaguluhan ay ang mga istatistika nito: Kung titingnan mo ang mas maliit na kaliskis, ang mga matinding kaganapan tulad ng marahas, biglaang pag-agos ng hangin ay madalas na nangyayari.

Mga tagahanga ng Joachim Peinke Wind Tunnel

Sa harap ng apat na tagahanga ng Joachim Peinke wind tunnel. Ang mga turbine ay maaaring makabuo ng bilis ng hangin na hanggang sa 150 kilometro bawat oras. Kredito: Oldenburg University / Mohssen Assanimoghaddam

Hindi nalutas ang mga equation

“Ang magulong eddies ng isang stream ay naging mas matindi sa mas maliit na kaliskis,” sabi ni Peinke, pinuno ng Turbulence, Wind Energy at Stochastic research group. Sa isang malakas na bagyo – iyon ay, kapag mataas ang bilang ng Reynolds – samakatuwid ang isang paglipad ay naapektuhan ng mas matinding kondisyon ng daloy kaysa sa isang eroplano, halimbawa. Ang mga tiyak na kadahilanan para dito ay hindi lubos na nauunawaan: ang mga pisikal na equation na naglalarawan ng mga likido ay hindi pa nalulutas pagdating sa kaguluhan. Ang gawaing ito ay isa sa mga bantog na problema sa sanlibong taon sa matematika, at ang Clay Matematika Institute sa USA ay namuhunan bawat milyong dolyar sa solusyon nito.

Sa malaking lagusan ng hangin ng Wind Energy Research Center (ForWind), pinamamahalaang ngayon ng koponan ng Oldenburg na lumikha ng mas magulong kondisyon ng hangin kaysa dati. Kung ikukumpara sa nakaraang mga eksperimento, nadagdagan ng mga mananaliksik ang bilang ng Reynolds na isang daang-tiklop, sa gayon ay ginagaya ang mga kundisyon na katulad sa mga nakatagpo sa isang tunay na bagyo. “Wala pa kaming nakikitang mas mataas na limitasyon,” sabi ni Peinke. “Ang kaguluhan na nilikha ay tunay na totoo.”

Mga Plato ng Diamond na Hugis ng Diamond

Humigit-kumulang isang libong mga sheet ng aluminyo na hugis brilyante ang maaaring paikutin sa dalawang direksyon na may 80 drive shafts. Kredito: Oldenburg University / Mohssen Assanimoghaddam

Mga eksperimento sa tunel ng hangin

Ang Oldenburg wind tunnel ay may 30 metro ang haba ng seksyon ng pagsubok. Ang apat na mga tagahanga ay maaaring makabuo ng mga bilis ng hangin na hanggang sa 150 kilometro bawat oras, na tumutugma sa isang kategorya ng bagyo. Upang lumikha ng magulong daloy ng hangin, ang mga mananaliksik ay gumagamit ng isang aktibong grid na binuo para sa mga tukoy na kinakailangan sa malaking Oldenburg wind tunnel. Ang istraktura, na sumusukat ng tatlo hanggang tatlong metro, ay matatagpuan sa simula ng lagusan ng hangin at binubuo ng halos isang libong maliit, hugis-brilyante na mga pakpak ng aluminyo. Ang mga metal plate ay mobile. Maaari silang paikutin sa dalawang direksyon na may 80 pahalang at patayong mga shaft. Ito ang sanhi ng mga mananaliksik ng hangin na pili na harangan at buksan muli ang mga maliliit na lugar ng noel ng lagusan ng hangin sa loob ng maikling panahon, na sanhi ng pag-ikot ng hangin. “Sa aktibong grid, ang pinakamalaki ng uri nito sa mundo, makakalikha tayo ng maraming iba’t ibang mga kaguluhan ng patlang ng hangin sa isang lagusan ng hangin,” paliwanag ni Lars Neuhaus, na miyembro din ng koponan at ginampanan ang pangunahing papel sa gawaing ito.

Para sa mga eksperimento, binago ng koponan ang galaw ng rehas na bakal sa isang magulong paraan, katulad ng mga kundisyon na nagaganap sa magulong daloy ng hangin. Mali rin nilang binago ang lakas ng mga tagahanga. Kaya, bilang karagdagan sa maliit na gulo, ang daloy ng hangin ay lumikha ng isang mas malaking kilusan sa paayon na direksyon ng tunel ng hangin. Ang may-akda na si Dr. “Ang aming pangunahing paghanap ay ang daloy ng tunel ng hangin na pinagsasama ang dalawang sangkap na ito sa perpekto, makatotohanang kaguluhan ng bagyo,” paliwanag ni Michael Hölling. Pinamumunuan din ng pisiko ang internasyonal na Wind Tunnel Test Committee ng European Wind Energy Academy (EAWE). Ang kaguluhan ng bagyo na ito ay lumitaw 10 hanggang 20 metro sa likod ng aktibong grid.

Vortices sa isang maliit na sukat

Sa pamamagitan ng pag-aayos ng grille at mga tagahanga ng wind tunnel, lumikha kami ng isang malakihang kaguluhan ng halos sampu hanggang isang daang metro ang laki. Kasabay nito, ang isang maliit na gulo ng maraming metro at mas mababa ay kusang bumangon. Ngunit hindi pa rin namin alam kung eksakto kung bakit, ”sabi ni Hölling. Tulad ng iniulat niya at ng kanyang mga kasamahan, ang bagong pamamaraang ito ay ginagawang posible upang mabawasan ang kaguluhan ng atmospera na nauugnay sa mga turbine ng hangin, eroplano o bahay hanggang sa isang metro sa wind tunnel. Papayagan nito ang mga mananaliksik na magsagawa ng makatotohanang mga eksperimento sa mga miniaturized na modelo sa hinaharap – kung saan nagaganap ang matinding malakas na hangin, tulad ng mga totoong bagyo.

Sanggunian: Lars Neuhaus, Michael Hölling, Wouter JT Bos at Joachim Peinke, “Atmospheric Turbulence Generation na may isang walang katulad na Bilang ng Reynolds sa isang Wind Tunnel”, 9 Oktubre 2020, Mga Sulat sa Physical Review.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.154503

Pagpopondo: German Federal Ministry of Economy and Energy, Lower Saxony Ministry of Science and Culture, German Research Foundation.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang pag-iimbak ng nababagong enerhiya sa mga bato sa halip na mga baterya ng lithium

Kapag may labis na kuryente mula sa hangin o solar na enerhiya, sisingilin ang supply ng enerhiya. Ginagawa ito gamit ang isang sistema...

Ang Flat Pasta ay Pinagbuti Na Ang Morphs Sa Hugis Kapag Luto

Pinangunahan ng CMU Lab ang pagbuo ng pasta na humuhubog kapag luto na. Kredito: Carnegie Mellon University Ang mga flat-pack noodle ay lumilikha ng...

Mga debate sa mga Dalubhasa: Na-diagnose ba ang PTSD?

Ang ilang mga klinika ay nag-aalala na post-traumatic stress disorder (PTSD) ang diyagnosis ay nadagdagan sa buong lipunan ng Kanluran mula pa noong huling...

Ang ilaw ng Zap ay nagpapalit ng mga kulay at pattern ng mga bagay

Ang bagong sistema ay gumagamit ng ilaw na UV na inaasahang sa mga bagay na natatakpan ng isang tinain na pinapagana ng ilaw upang...

Oo, Maaari kang Magkaroon ng Higit sa 150 Mga Kaibigan

Ang mga indibidwal ay maaaring mapanatili ang matatag na mga pakikipag-ugnay sa lipunan na may halos 150 katao. Ito ay isang mungkahi na...

Newsletter

Subscribe to stay updated.