Maye dinamikası müasir fizikanın ən mürəkkəb və ən az həll olunmuş sahələrindən biri olaraq qalır. Turbulentlik, xüsusən də mayenin nizamsız, xaotik hərəkətləri, fiziklərin onilliklər boyu düşündüyü, lakin hələ tam olaraq təyin etmədiyi bir fenomendir. Bu sahədə Sovet riyaziyyatçısı Andrey Kolmoqorovun 1941-ci ildə təklif etdiyi enerjinin dağılması nəzəriyyəsi bu günə qədər maye mexanikasının təməl daşı hesab olunurdu. Lakin bu nəzəriyyə müəyyən şərtlər altında doğru görünmürdü; xüsusən də fırlanan silindrlər arasındakı axınlarda, yəni Teylor-Kuet sistemlərində gözlənilən nəticələr heç vaxt əldə edilmədi. 80 il həll olunmamış bu paradoks nəhayət Okinava Elm və Texnologiya İnstitutunun (OIST) tədqiqatçıları tərəfindən həll edilib.
Bu həftə “Science Advances” jurnalında dərc olunan bir araşdırma, Kolmoqorovun turbulentlik nəzəriyyəsinin əslində Teylor-Kuet axınları üçün də keçərli olduğunu sübut etdi. Bu, maye dinamikasında on illərdir davam edən ən böyük qeyri-müəyyənliklərdən birinə son qoyub. 80 ildir izah olunmamış qalan bu paradoksu həll etmək üçün Okinawa komandası Kolmoqorovun daha ümumi nəzəri çərçivəsini tətbiq etdi; onlar yalnız ətalət diapazonuna deyil, həm də enerjinin ən kiçik miqyaslarda necə paylandığına diqqət yetirdilər. Tədqiqatçılar axının özlülüyünə və hərəkətin ən kiçik miqyaslarına yenidən baxdıqda gizli bir universallıq ortaya çıxdı. Başqa sözlə, atmosfer küləkləri və ya okean cərəyanları kimi Taylor-Couette sistemləri 1941-ci ildə Kolmoqorovun təsvir etdiyi universal enerji paylanmasına uyğundur. Bu əhəmiyyətli kəşf, doqquz illik mühəndislik işindən sonra hazırlanmış unikal eksperimental sistem sayəsində mümkün oldu. OIST Taylor-Couette (OIST-TC) adlanan aparat, minlərlə dövr/dəq sürətlə bir-birindən asılı olmayaraq fırlana bilən iki konsentrik silindrdən ibarətdir. Saniyədə milyonlarla ölçmə apara bilən sensorlarla təchiz olunmuş bu sistem temperatur balansını mikroskopik dəqiqliklə saxlaya bilir. Bu, tədqiqat qrupuna Reynolds rəqəmlərinə çatan turbulent axınları bir milyona qədər müşahidə etməyə imkan verdi ki, bu da laboratoriya şəraitində indiyə qədər əldə edilən ən yüksək dəyərlərdən biridir.
Professor Pinaki Çakraborti bildirib ki, “Bu problem maye mexanikasında bir yara kimi idi. Bu ziddiyyəti həll etməklə biz yalnız Kolmoqorovun nəzəriyyəsini təsdiqləmədik, həm də OIST-TC sistemi ilə turbulentlik tədqiqatlarında yeni bir dövrün başlanğıcını qoyduq.” Bu kəşf nəzəri ziddiyyəti həll etməklə məhdudlaşmır. Taylor-Couette sistemləri artıq qapalı sistemlərdə turbulentliyin idarə olunan öyrənilməsi üçün güclü bir eksperimental platforma kimi istifadə edilə bilər. Bu, alimlərə mayelərə müxtəlif qatqılar (polimerlər, qabarcıqlar, çöküntülər və s.) əlavə etməklə enerji ötürülməsi proseslərini ətraflı təhlil etməyə imkan verir. Əldə edilən məlumatlar hava proqnozu modellərindən mühərrik dizaynlarına və hətta ulduz əmələ gəlməsi proseslərinə qədər bir çox sahədə daha dəqiq hesablamalara töhfə verə bilər.
