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FP7

MHDTURB Resultado resumido

Project ID: 299973
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: Francia

Universalidad rota en turbulencias de plasma

Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha proporcionado información valiosa sobre el comportamiento no universal del flujo turbulento acoplado con campos magnéticos. Este acoplamiento se produce cuando la materia se encuentra en un estado ionizado, como sucede en los plasmas que se observan en astrofísica y los plasmas de fusión.
Universalidad rota en turbulencias de plasma
El estudio de las turbulencias hidrodinámicas (HD) sin campos magnéticos ha dado lugar a resultados importantes durante los últimos años. Por otra parte, el avance para comprender las turbulencias magnetohidrodinámicas (MHD) ha sido limitado, principalmente a causa de la falta de datos experimentales.

Para superar la dificultad de experimentar con sistemas donde se aplica la MHD, los científicos realizaron simulaciones numéricas con una resolución sin precedentes. El proyecto MHDTURB (Nonuniversal statistics in MHD turbulence) se centró en un problema pendiente de resolver: la universalidad en las turbulencias en fluidos conductores eléctricamente.

Aunque hay similitudes con la HD, para simular los estados de flujo turbulento en MHD se necesitan modelos sumamente complicados. La complejidad es un resultado de la dependencia de las condiciones iniciales y se refleja en una mayor resolución de las simulaciones numéricas para la que, a su vez, se necesita una potencia de cálculo importante.

El equipo de MHDTURB llevó las simulaciones numéricas de turbulencias MHD hasta un nuevo nivel utilizando los recursos de computación del Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE). Los resultados muestran los distintos comportamientos que se pueden observar según las condiciones iniciales.

Las diferencias identificadas se atribuyeron a las estructuras que se forman. Además, a medida que aumenta la intensidad de las turbulencias, se puede observar la transición hacia un comportamiento posiblemente universal, parecido al de los flujos HD turbulentos en los cuales se tienden a olvidar las condiciones iniciales.

Por otra parte, los resultados de las simulaciones han mostrado que, en ausencia de perturbaciones, se conservan las simetrías con los números de Reynolds estudiados. En presencia de incluso la perturbación más leve, se rompen ciertas simetrías, si el número de Reynolds es lo suficientemente elevado.

Se determinó que las láminas de corriente que se forman en las zonas de discontinuidad magnética son las responsables de la ley exponencial que sigue la distribución de energía entre escalas en flujos MHD turbulentos. Otro descubrimiento fue el espectro transitorio que aparece en condiciones iniciales aleatorias en el caso de una correlación estrecha entre velocidad y corriente.

En conjunto, MHDTURB ha ofrecido información sobre las turbulencias MHD que puede servir como apoyo para el estudio experimental de este fenómeno multiescala, abundante en las astrofísica y la física de los plasmas.

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Palabras clave

Universalidad, plasma, turbulencia, astrofísico, magnetohidrodinámico, MHDTURB
Número de registro: 182951 / Última actualización el: 2016-07-05
Dominio: Tecnologías industriales