همهی ما عاشق جریان آب هستیم. قرار دادن پاها در یک جریان آهستهی آب و یا ایستادن در زیر دوش آب گرم باعث ایجاد حس خوبی در ما میشود. اما کار کردن در مورد اینکه چگونه مایعات جاری میشوند، اصلا یک تجربه آرامشبخش نیست. بیش از ۱۳۰ سال پیش فیزیکدان بریتانیایی، اسبورن رینولد، معادلهایی برای توضیح ۲ نوع جریان کند و سریع مایعات ساخت. در واقع مسئلهی پیشرو، توضیح چگونگی تبدیل یک نوع جریان به جریان دیگر در مایعات بود.
محققان موسسه علمی و فناوری اوکیناوا (OIST) در ژاپن در نهایت توانستند این مشکل را حل کنند و به نظر میرسد اکنون ما ابزارهای مناسبی در اختیار داریم. معادلهای ساخته شده توسط رینولدز به عنوان مثال میتواند برای مطالعه اصطکاک بین سیال و لولهها استفاده شود درصورتیکه محققان برای بررسی جریان آرام لایهای (لامینار) و جریان متلاطم سریع (توربولنت) به طور متفاوتی عمل کردهاند.
آنچه محققان کشف کردهاند این است که وقتی یک سیال در حالتی بین جریان لایهای و متلاطم (حالت گذرا) قرار میگیرد همچنان میتواند با همان مجموعه معادلها توصیف شود. حالت گذارا از تکههای لایهای و متلاطم ساخته شده است و برای اندازهگیری ویژگی کلی این حالت میتوان خواص مجموعهی قطعات را اندازهگیری کرد. نتایج این مطالعه در Physical Review Letters منتشر شده است. پروفسور پیناکی چاکرابورتی، رهبر گروه مکانیک سیالات OIST، میگوید:
ما نشان دادهایم که اگر چه حالت گذرا حالتی درهم ورهم از جریان مایعات است. اما میتوان با قوانینی که از قبل میشناسیم ویژگیهای آن را مشخص کرد.
این کشف ممکن است در حال حاضر بدیهی باشد اما پیشتر این موضوع بیاهمیت بود. در جریان گذرا الگوی اصطکاک به صورت محسوسی متفاوت است درنتیجه هر قانون فیزیکی که ما استفاده میکنیم، در این مورد اشتباه است. محققان با تاباندن لیزر و قرار دادن حسگرهای فشار در لولهی شیشهای به طول ۲ متر به مطالعهای این نوع جریان پرداختند.