Но сейчас все больше применяют вязкоупругие жидкости — они ведут себя и как жидкость, и как упругий материал. В простых потоках, например в прямых трубах, они подавляют турбулентность и снижают трение о стенки. Этот эффект уменьшения сопротивления может серьезно повысить энергоэффективность.

Чтобы шире внедрять такие жидкости, нужно понять, как они взаимодействуют с турбулентностью. Группа ученых из Японии — Шумей Хара (Университет Досися), Такахиро Цукахара и Ясуо Кавагути (Токийский университет науки) — исследовала течение вязкоупругой жидкости за уступом (так называемый «обратный ступенчатый поток»).

Результаты опубликованы в International Journal of Heat and Mass Transfer.

Что выяснили:

• Вязкоупругие жидкости меняют поведение потока в зависимости от скорости (число Рейнольдса) и эластичности (число Вайсенберга).
• Обнаружили три режима течения: с низкой, средней и высокой диффузией.
• В режиме высокой диффузии поток начинает извиваться, как змея, что резко усиливает теплообмен.

Почему это важно

При таком движении жидкость лучше перемешивается, снижается разница температур, а тепло и импульс передаются эффективнее. Это можно использовать в теплообменниках, химических реакторах и мешалках — например, в пищевой или фармацевтической промышленности.

Наше исследование поможет разработать новые способы управления турбулентностью с помощью вязкоупругих жидкостей. Это улучшит теплообмен и смешивание в производственных процессах, — говорит Шумей Хара.

Это исследование — шаг к более энергоэффективным технологиям. Если вязкоупругие жидкости действительно так хорошо подавляют турбулентность и усиливают теплообмен, их можно применять:

• В системах охлаждения электроники (меньше перегрев — выше производительность).
• В химической промышленности (быстрее и равномернее смешивание компонентов).
• В нефтепроводах (снижение трения = экономия на перекачке).

Главный плюс — экономия энергии без перестройки всей системы. Достаточно заменить жидкость или оптимизировать ее свойства.

Ранее ученые исследовали водоворот, чтобы улучшить контакт между жидкостями.