Medición Completa de la Helicidad y su Dinámica en Tubos de Vórtice
La helicidad es una medida del movimiento en forma de sacacorchos que se describe por la cantidad de torsiones, retorcimientos y enlaces en un fluido. La helicidad total se conserva en los fluidos ideales, pero la forma en que la helicidad cambia en los fluidos reales, incluso con pequeñas cantidades de viscosidad, ha sido una cuestión abierta. Scheeler et al. proporcionan una medición completa de la helicidad total en un fluido real utilizando un conjunto de hidroplanos para seguir el enlace, la torsión y el retorcimiento. Ellos demuestran que la torsión disipa la helicidad total, mientras que el retorcimiento y el enlace la conservan. Esto proporciona una visión fundamental de la tornadogénesis, los flujos atmosféricos y la formación de la turbulencia.
Phys.org informa sobre nuevos hallazgos en la dinámica de la helicidad:
Físicos de la Universidad de Chicago que trabajan en el incipiente campo de la dinámica experimental de vórtices, han logrado con la inesperada ayuda de un rotulador Sharpie, las primeras mediciones de una propiedad esquiva pero fundamental del flujo de fluidos.
Hasta ahora, no había habido forma de medir en el laboratorio la helicidad total, o la medida de cuando dos anillos de vórtices se entrelazan. En sus experimentos, el equipo de la U. de Chicago, creó vórtices de núcleo fino -los que se encuentran en las estelas de los aviones y en el vuelo de los insectos- produciendo hidroplanos con una impresora 3D.
La suerte quiso que el rotulador rojo Sharpie utilizado para etiquetar los hidroalas contuviera un colorante de rodamina, que se volvía fluorescente al ser iluminado con luz láser. Cuando los hidroplanos se colocaron en un tanque de agua, el colorante comenzó a difundirse y, cuando el hidroplano se aceleró, el colorante fue absorbido por el núcleo del vórtice recién creado, un proceso que se registró mediante tomografía de escaneo láser de alta velocidad.
Los nuevos hallazgos, publicados en Science, son los primeros en demostrar que la helicidad mantiene un valor constante durante el flujo de fluidos viscosos. La dinámica de los vórtices tiene importantes aplicaciones en la vida cotidiana; los meteorólogos, por ejemplo, consideran que la helicidad es un factor que contribuye a la formación de supercélulas de tornados.
"El hecho que tengamos algunas mediciones por primera vez que muestran que la helicidad se puede preservar, especialmente en presencia de estiramiento, puede traducirse directamente a esos esfuerzos", dijo William Irvine, profesor asociado de física, quien publicó los hallazgos junto con cuatro coautores.
Continúe leyendo en: https://phys.org/news/2017-08-intertwining-vortices-laboratory.html
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