Lý thuyết nhiễu loạn hàng thế kỷ được xác nhận qua các thí nghiệm với đàn bong bóng

Một nhóm nghiên cứu quốc tế từ Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Đại học Johns Hopkins và Đại học Duke đã xác nhận thực nghiệm một lý thuyết về nhiễu loạn đã tồn tại từ một thế kỷ trước, được nhà toán học Liên Xô Andrey Kolmogorov đề xuất vào năm 1941. Lý thuyết của Kolmogorov, được biết đến với tên gọi tỉ lệ K41, mô tả cách năng lượng chuyển từ các quy mô lớn sang các quy mô nhỏ trong các dòng chảy nhiễu loạn. Sử dụng kỹ thuật theo dõi Lagrangian 3D tiên tiến và các camera tốc độ cao ghi lại các đàn bong bóng nổi lên trong cột nước, các nhà nghiên cứu đã cung cấp bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho thấy nhiễu loạn do bong bóng gây ra tuân theo tỉ lệ Kolmogorov ở các quy mô nhỏ, đặc biệt là đối với các xoáy nhỏ hơn chính các bong bóng. Các thí nghiệm bao gồm việc thay đổi kích thước bong bóng (3-5 mm) và mật độ khí trong một cột nước thẳng đứng được kiểm soát, cho thấy rằng nhiễu loạn ngoài vùng đuôi ngay sát các bong bóng tuân thủ chặt chẽ các dự đoán của Kolmogorov. Chính các vùng đuôi này làm gián đoạn cấu trúc dòng chảy, giải thích tại sao các nghiên cứu trước đây không phát hiện được tỉ lệ này trong các dòng chảy có bong bóng. Nhóm nghiên cứu cũng đã phát triển một công thức mới để ước tính năng lượng.