Foreslået sæt bevaringslove finder orden i kaoset med turbulens

Turbulens kan findes på store og små steder, fra eksploderende supernovaer og vidtstrakte havstrømme, til de ustabile plasmaer, der dannes i små fusionsbrændselsceller bombarderet med lasere.

Og stadigvæk, som tilsyneladende kaotisk turbulens udspiller sig i en kaskade af mindre hvirvler og hvirvler - og derefter endnu mindre hvirvler og hvirvler inden for disse hvirvler og hvirvler - sker der noget uventet, Det siger forskere fra University of Rochester.

Disse mindre hvirvler og hvirvler begynder at opføre sig bemærkelsesværdigt ens.

"Mens denne proces udspiller sig, skabe disse mindre og mindre strukturer, det mister hukommelsen om det første, der udløste strømmen til en turbulent tilstand, "siger Hussein Aluie, adjunkt i maskinteknik og medforfatter af et papir udgivet i Fysisk gennemgangsbreve . "Dette tab af hukommelse får disse strukturer i de små skalaer til at opføre sig universelt."

Som resultat, Aluie og hovedforfatter Xin Bian, en ph.d. studerende i sit laboratorium, har beskrevet et nyt sæt bevaringslove - grundlæggende love, der beskriver naturlige processer - der er unikke for turbulente strømme inden for magnetfelter.

Dette har ført til et sæt forenklede ligninger, der potentielt kan anvendes inden for flere forskningsområder, inklusive:

• udviklingen af ​​stjerner og galakser, og tilførsel af stof i rummet;
• forudsiger rumvejr omkring jorden på grund af solvinden og
• magnetiseret liner inertial fusion (MagLIF), en eksperimentel tilgang til at opnå kontrolleret fusion i et laboratorium.

I løbet af denne undersøgelse, Bian og Aluie brugte over 16, 000 computerkerner og omkring 6 millioner CPU -timer på supercomputeren på National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) på Lawrence Berkeley National Laboratory.

"Simuleringerne er nogle af de største af slagsen, "Siger Aluie.

Forskerne har også udtænkt en ny analysemetode til at opklare, hvordan turbulenslegemer "kommunikerer" med hinanden i forskellige skalaer.

"Du kan bruge det teoretisk, du kan bruge den med numeriske simuleringer, og anvende det på observationer fra forsøg eller endda fra satellitter, "Aluie siger." Det er meget alsidigt. "

Aluies laboratorium anvender allerede metoden til at studere, hvordan hvirvler og hvirvler påvirker generelle cirkulationsmønstre i havet, og også hvordan samspillet mellem vind og vand påvirker udviklingen af ​​disse hvirvler.

"Vi anvender dette for at kvantificere, hvor meget strøm fra vinden, der sættes i havet, "Aluie siger." Det værktøj, vi har udviklet, er meget godt til at afvikle kaotiske og komplekse systemer. "