Cuando el combustible chapotea peligrosamente
El chapoteo del café sobre el borde de una taza: molesto, pero soportable. El chapoteo del combustible en los cohetes o en los camiones cisterna: más peligroso.
Kerstin Avila, de la Universidad de Bremen, investiga sobre este tema y sobre las turbulencias, con éxito, como demuestran ahora dos destacadas publicaciones.
Con la ayuda de cuatro cámaras de alta velocidad, la Dra. Kerstin Avila llega al fondo del movimiento de las partículas en el flujo de una tubería.
Kerstin Avila / Universität Bremen
El chapoteo del café es conocido por mucha gente como un molesto problema cotidiano con el que se puede y debe vivir. Sin embargo, en la ingeniería, esta dinámica puede tener efectos fatales. "El chapoteo del combustible pone en peligro la estabilidad del vuelo de los cohetes, por ejemplo. O el transporte de gas licuado en buques cisterna se vuelve peligroso si el chapoteo se alinea con el movimiento del barco", dice la Dra. Kerstin Avila, ingeniera de procesos de la Facultad de Ingeniería de Producción de la Universidad de Bremen y del Instituto Leibniz de Ingeniería de Materiales (IWT). Junto con otros investigadores europeos, ha presentado resultados de investigación completamente nuevos que ahora se han publicado en las revistas Nature Communications y Physical Review Letters.
Predicción fiable de la resonancia del movimiento de las ondas de chapoteo
Hasta ahora, las predicciones sobre la resonancia de los fluidos de chapoteo con otros movimientos sólo eran posibles de forma limitada. En colaboración con teóricos de la ETH de Zúrich, Kerstin Avila y su equipo de mecánica de fluidos experimental han conseguido predecir por primera vez de forma fiable las resonancias de los movimientos de ondas de chapoteo. Para ello, han abierto un camino completamente nuevo en la investigación combinando teorías abstractas, aprendizaje automático y experimentos. "Hemos demostrado que toda la información necesaria para la predicción está contenida en muy pocas mediciones que nuestro equipo realizó", afirma Kerstin Avila.
Junto con tres investigadores de Austria, Polonia y Francia, Kerstin Avila demostró en otro estudio que la distribución de la turbulencia está sujeta a leyes muy simples. "Estas leyes no se aplican específicamente a los fluidos, sino que también describen en una primera aproximación, por ejemplo, la propagación de un virus a través de la población o de un incendio forestal", afirma Kerstin Avila y menciona otro aspecto interesante. "En el fondo, detrás de estas dinámicas de propagación está la teoría de la "percolación directa", que es una teoría utilizada en muchos campos científicos para explicar fenómenos".
Hito: Datos resistentes en lugar de una simple proyección
Hasta ahora, las cifras predichas, que en el caso de la propagación de un virus, por ejemplo, se basan en última instancia sólo en datos proyectados, nunca se han observado exactamente en la naturaleza, ni se han visto en el marco de un experimento espacialmente extendido. Sin embargo, esto es exactamente lo que el equipo y el ingeniero de procesos de Bremen han conseguido ahora con un experimento de flujo tras años de investigación. "Se trata de un verdadero hito para la confirmación de la teoría y para la descripción de la transición de la turbulencia", se congratula el científico.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Cenedese, M., Axås, J., Bäuerlein, B. et al.; "Data-driven modeling and prediction of non-linearizable dynamics via spectral submanifolds"; Nat Commun; 13, 872 (2022).
L. Klotz, G. Lemoult, K. Avila, and B. Hof; "Phase Transition to Turbulence in Spatially Extended Shear flows"; Physical Review Letters; 2022.
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