Ilmuwan membuat gelombang badai yang realistis di laboratorium

Jaringan aktif terowongan angin dapat meningkatkan badai nyata yang merangsang aliran udara. Kredit: Universitas Oldenburg / Mohsen Asanimogaddam

Kerusuhan adalah fenomena di mana-mana – dan salah satu misteri besar fisika. Sebuah tim peneliti dari Oldenburg kini berhasil menciptakan badai yang realistis di terowongan angin Pusat Penelitian Energi Angin (FourWind).

Badai yang kuat sering kali tampaknya menyebabkan kehancuran acak: bahkan jika genteng rumah tertiup angin, properti di sekitarnya tidak boleh rusak sama sekali. Alasan perbedaan ini adalah menelan udara – atau, seperti yang dikatakan fisikawan, kerusuhan lokal. Ini hasil dari aliran atmosfer berskala besar, tetapi sejauh ini, tidak mungkin untuk memprediksi secara detail.

Para ahli di Universitas Oldenburg dan Universitas De Leon kini telah membuka jalan bagi studi turbulensi skala kecil: fisikawan Oldenburg Profesor Dr. Tim yang dipimpin Joachim Pinke berhasil menciptakan aliran turbulen di sebuah terowongan udara. Aliran terjadi dalam gel besar. Tim menemukan cara untuk benar-benar memotong sebagian dari badai, kata para peneliti kepada Journal of Physical Review Letters. “Penemuan eksperimental kami telah menjadikan terowongan angin kami model untuk kepentingan generasi baru yang, misalnya, dapat benar-benar menyelidiki efek turbulensi pada turbin angin,” kata Pinke.

Karakteristik parameter terpenting dari turbulensi aliran adalah apa yang disebut bilangan Reynolds: besaran fisik ini menggambarkan rasio energi kinetik terhadap gaya gesekan suatu medium. Sederhananya, semakin tinggi jumlah Reynolds, semakin banyak turbulen alirannya. Salah satu misteri gejolak terbesar adalah statistiknya: jika Anda melihat skala kecil, peristiwa ekstrem seperti hembusan angin yang kuat dan tiba-tiba lebih sering terjadi.

Penggemar Terowongan Angin Joachim Pinke

Pin Joachim di depan empat kipas terowongan udara. Turbin dapat menghasilkan kecepatan angin hingga 150 kilometer per jam. Kredit: Universitas Oldenburg / Mohsen Asanimogaddam

Persamaan yang belum terselesaikan

“Arus pusaran turbulen arus berukuran kecil menjadi lebih kuat,” jelas Pin, kepala tim peneliti Turbulensi, Energi Angin, dan Stokastik. Dalam badai yang kuat – yaitu, ketika jumlah Reynolds tinggi – lalat dapat dikatakan, lebih banyak daripada sebuah pesawat yang dipengaruhi oleh aliran kondisi lambung. Penyebab pasti dari hal ini belum diketahui: persamaan fisik yang menggambarkan fluida belum terpecahkan. Karya ini adalah salah satu masalah milenial paling terkenal dalam matematika, yang masing-masing telah disisihkan oleh Clay Mathematical Institute di Amerika Serikat satu juta dolar.

Di terowongan angin besar Pusat Penelitian Energi Angin (FourWind), tim Oldenberg kini telah berhasil menciptakan lebih banyak kondisi angin badai daripada sebelumnya. Dibandingkan dengan eksperimen sebelumnya, para peneliti meningkatkan jumlah Reynolds seratus kali lipat dan dengan demikian meniru situasi yang mirip dengan badai yang sebenarnya. “Kami masih belum melihat batas atas,” kata Pin. “Kerusuhan yang timbul sudah sangat dekat dengan kenyataan.”

Plat aluminium berbentuk berlian

Sekitar seribu pelat aluminium berbentuk berlian dapat diputar ke dua arah dengan 80 poros penggerak. Kredit: Universitas Oldenburg / Mohsen Asanimogaddam

Inspeksi terowongan udara

Terowongan udara Olenburg memiliki seksi uji sepanjang 30 meter. Empat kipas angin dapat menciptakan kecepatan angin hingga 150 kilometer per jam, yang setara dengan badai Kategori 1. Untuk membuat aliran udara turbulen, para peneliti menggunakan apa yang disebut jaringan aktif, yang dibuat untuk kebutuhan khusus terowongan angin Oldenburg yang besar. Struktur berukuran tiga hingga tiga meter ini terletak di awal terowongan angin dan menampilkan sekitar seribu sayap aluminium kecil berbentuk berlian. Pelat logam bisa dipindahkan. Ini dapat diputar dalam dua arah melalui 80 poros horizontal dan vertikal. Hal ini memungkinkan peneliti angin untuk membuka kembali area kecil di bagian atas terowongan angin untuk waktu yang singkat, sehingga angin dapat berputar. “Dengan jaringan aktif – yang terbesar di dunia – kami dapat menciptakan banyak medan angin yang bergolak di terowongan angin,” kata Lars Newhouse, yang juga anggota tim dan memainkan peran kunci dalam penelitian tersebut.

Untuk percobaan, tim memvariasikan pergerakan grid dengan cara yang kacau mirip dengan kondisi aliran udara yang bergejolak. Mereka juga secara acak mengubah kekuatan para penggemar. Jadi, selain turbulensi berukuran kecil, aliran udara menghasilkan gerakan yang lebih besar di sepanjang sisi longitudinal terowongan angin. Michael Holling menjelaskan. Fisikawan tersebut juga mengetuai Komite Pengujian Terowongan Angin Internasional dari European Academy of Wind Energy (EAW). Gejolak badai ini muncul 10 hingga 20 meter di belakang jaringan aktif.

Pusaran skala kecil

“Dengan menggabungkan kipas jaringan dan terowongan angin, kami telah menciptakan kerusuhan besar-besaran sekitar sepuluh hingga seratus meter. Pada saat yang sama, gangguan berskala kecil dengan bidang beberapa meter dan lebih kecil muncul secara spontan. Namun, kami masih belum tahu persis, “jelas Holling. Seperti yang dia dan rekannya laporkan, pendekatan baru ini memungkinkan untuk mengurangi turbulensi atmosfer berukuran satu meter di turbin angin, pesawat atau rumah. Akan memungkinkan untuk eksperimen realistis – di mana badai petir ekstrim terjadi sesering badai nyata.

Referensi: Lars Newhouse, Michael Holling, Water JT. Bose dan Joachim Pinke, pada 9 Oktober 2020, “Generasi Kerusuhan Atmosfer dengan Jumlah Reynold Besar yang Belum Pernah Ada Sebelumnya di Terowongan Angin” Surat ulasan fisik.
DOI: 10.1103 / Fitzgerald.15.1.54403

Pendanaan: Kementerian Urusan Ekonomi dan Energi Jerman, Kementerian Sains dan Budaya Lower Saxony, Yayasan Riset Jerman.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Diet junk food dapat meningkatkan risiko mengemudi berbahaya di antara pengemudi truk

Diet tidak sehat yang terkait dengan kelelahan yang lebih besar: Faktor kunci dalam peningkatan risiko kecelakaan, kata para peneliti. Pola makan yang tidak sehat dapat...

Fotosintesis buatan menjanjikan sumber energi yang bersih dan berkelanjutan

Manusia dapat melakukan banyak hal yang tidak dapat dilakukan oleh tumbuhan. Kita bisa berjalan, berbicara, mendengarkan, melihat dan menyentuh. Tetapi tanaman memiliki...

Es laut di pantai Arktik menipis secepat yang saya kira

Es Arktik yang menurun bisa dibilang salah satu korban terbesar perubahan iklim, dan dampaknya sangat luas, dari keadaan beruang kutub yang ikonik dan satwa...

Dinosaurus terbesar di Australia – “Titan Selatan” – baru saja memasuki buku rekor!

Kolaborasi Australia, "Titan Cooper Selatan." Penulis: Vlad Konstantinov, Scott Hoknul © Museum Sejarah Alam Eromanga Apa lapangan basket yang lebih tinggi dari b-double, dan...

Maju dengan roket SLS Moon raksasa, pertemuan dekat dengan Ganymede dan gerhana cincin api

Inti roket Space Launch System (SLS) seberat 188.000 pon telah naik ke peluncur bergerak, di antara dua pendorong roket padat. Kredit: NASA Bergerak maju...

Newsletter

Subscribe to stay updated.