One hallmark of fluid turbulence is

One hallmark of fluid turbulence is the cascade of energy from large-scale fluid motions to smaller flow structures: Stirring a cup of coffee ends up causing a multitude of tiny eddies going in every direction. And this cascade goes one way: Tiny eddies do not add up to spin the coffee in a large coherent motion; instead, they are dissipated by viscosity. Researchers have developed various statistical models in which time asymmetry is predicted to be related to an asymmetry in the microscopic motion of particles: The expression for the distance between two particles involves an odd order term in time (t3), which breaks symmetry. But no direct experimental probes could back up this conclusion.

Now, in a paper in Physical Review Letters, a group in the laboratory of Eberhard Bodenschatz at the Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization, Germany, report a controlled laboratory study of particle movements in a turbulent flow. The researchers use a water tank with rotating blades at the top and bottom that create a turbulent fluid section, and they track the motion of suspended polystyrene microspheres with high-speed cameras.

The setup allowed the researchers to track the separation of pairs of particles as a function of time. For short times, the results confirm that the time asymmetry in pair separation depends on a t3 term: two particles separate more slowly in the forward than in the backward direction, a clear manifestation of the breaking of time symmetry. But the authors see a stronger, linear dependence of time asymmetry when they look at how groups of four particles deform in the flow. This allows them to connect the irreversibility to a fundamental property—the rate of strain of the fluid—and suggests that multiparticle tracking might be a powerful way to study turbulence. – David Voss

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

จุดเด่นหนึ่งของความปั่นป่วนของเหลวคือ ทั้งหมดของพลังงานจากการเคลื่อนไหวของเหลวขนาดใหญ่โครงสร้างกระแสเล็ก: กวนถ้วยของกาแฟปลายขึ้นก่อให้เกิดความหลากหลายของเล็ก ๆ eddies ไปในทุกทิศทุกทาง และทั้งหมดนี้ไปเที่ยว: eddies เล็ก ๆ เพิ่มขึ้นปั่นกาแฟในญัตติ coherent ใหญ่ แทน พวกเขาเป็น dissipated โดยความหนืด นักวิจัยได้พัฒนาโมเดลทางสถิติต่าง ๆ ในเวลาใด asymmetry คาดว่า จะเกี่ยวข้องกับการ asymmetry ในการเคลื่อนไหวด้วยกล้องจุลทรรศน์ของอนุภาค: นิพจน์สำหรับระยะห่างระหว่างอนุภาคทั้งสองเกี่ยวข้องกับคำสั่งคี่เป็นเวลา (t3), ซึ่งแบ่งสมมาตร แต่คลิปปากตะเข้ทดลองไม่ตรงสามารถสำรองข้อมูลสรุปนี้

ตอนนี้ ในเอกสารตัวตรวจสอบทางกายภาพ กลุ่มในห้องปฏิบัติการของ Eberhard Bodenschatz Dynamics และจัดการตนเอง เยอรมนี สถาบันสูงสุดของพลังค์รายงานการศึกษาปฏิบัติการควบคุมการเคลื่อนไหวของอนุภาคในกระแสเชี่ยว นักวิจัยใช้ถังน้ำกับหมุนใบมีดที่ด้านบนและด้านล่างที่สร้างส่วนของเหลวปั่นป่วน และจะติดตามการเคลื่อนไหวของ microspheres โฟมระงับด้วยกล้องความเร็วสูง

การตั้งค่าการอนุญาตให้นักวิจัยติดตามการแยกคู่ของอนุภาคเป็นฟังก์ชันของเวลา เวลาสั้น ๆ ผลยืนยันว่า asymmetry เวลาในแยกคู่ขึ้นอยู่กับระยะ t3: อนุภาคสองแยกไปกว่าในทิศทางย้อนหลัง ช้า ยามที่แบ่งเวลาสมมาตรชัดเจน แต่ผู้เขียนเห็นการพึ่งพาเชิงเส้นแข็งแกร่ง ของ asymmetry เวลาเมื่อพวกเขามองว่ากลุ่มของอนุภาคสี่เบี้ยวในขั้นตอนการ นี้ช่วยให้พวกเขาเชื่อมต่อ irreversibility ที่คุณสมบัติพื้นฐาน — อัตราของน้ำที่ต้องใช้กัน และแนะนำให้ ติดตาม multiparticle อาจเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพเพื่อศึกษาความปั่นป่วน – David Voss

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

หนึ่งในจุดเด่นของความวุ่นวายของเหลวทั้งหมดของพลังงานจากการเคลื่อนไหวของเหลวขนาดใหญ่โครงสร้างการไหลขนาดเล็ก : กวนกาแฟลงเอยก่อให้เกิดความหลากหลายของเล็ก ๆหมุนวนไปในทุกทิศทาง และน้ำตกนี้ไปทางหนึ่งเล็ก ๆหมุนวนไม่เพิ่มขึ้นปั่นกาแฟในการเคลื่อนไหวที่สอดคล้องกันมาก ; แทนพวกเขาจะกระจายตามความหนืดนักวิจัยได้พัฒนาโมเดลทางสถิติต่าง ๆที่ไม่สมมาตรเวลาคาดจะเกี่ยวข้องกับความไม่สมดุลในการเคลื่อนที่ของอนุภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์การแสดงออกสำหรับระยะห่างระหว่างอนุภาคทั้งสอง เกี่ยวข้องกับ ศัพท์แปลกออกคำสั่งในเวลา ( T3 ) ซึ่งทำลายสมมาตร แต่ไม่ใช้ทดลองโดยตรงสามารถกลับขึ้น ข้อสรุปนี้

ตอนนี้ในกระดาษในจดหมายตรวจสอบทางกายภาพกลุ่มในห้องปฏิบัติการของเอเบอร์ฮาร์ด bodenschatz ที่มักซ์พลังค์สถาบันเพื่อเปลี่ยนแปลงองค์กรและตนเอง เยอรมนี รายงานควบคุมห้องปฏิบัติการการศึกษาของอนุภาค การเคลื่อนที่ของการไหลแบบปั่นป่วน . นักวิจัยใช้ถังน้ำที่มีใบมีดหมุนที่ด้านบนและด้านล่างที่สร้างปั่นป่วนของเหลวส่วนและติดตามการเคลื่อนไหวของพอลิสไตรีนและระงับด้วยกล้องความเร็วสูง

การตั้งค่าอนุญาตให้นักวิจัยติดตามการแยกคู่ของอนุภาคที่เป็นฟังก์ชันของเวลา สำหรับเวลาสั้น ๆ พบว่าเวลา ความไม่สมดุลในการแยกคู่ขึ้นอยู่กับ T3 เทอม : อนุภาคสองแยกช้าในไปข้างหน้ามากกว่าในทิศทางย้อนกลับการแสดงออกที่ชัดเจนของการสมมาตรของเวลา แต่ผู้เขียนเห็นแข็งแกร่งเชิงพึ่งพาของความไม่สมดุลในเวลา เมื่อพวกเขาดูที่วิธีกลุ่มอนุภาคสี่เบี้ยวในการไหล นี้จะช่วยให้พวกเขาที่จะเชื่อมต่อถึงคุณสมบัติพื้นฐานของอัตราความเครียดของของไหลและแสดงให้เห็นว่า multiparticle ติดตามอาจเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพเพื่อศึกษาการไหลทะลัก - เดวิด โวส