في النفق الهوائي، تتسارع الرياح إلى سرعات هائلة ثم تنفلت في فوضى من الدوامات. ولرصد كيف تموت هذه الفوضى على أصغر المقاييس، استخدم العلماء مستشعرًا أرقّ من شعرة الإنسان وقرّبوه من التدفق.
داخل النفق، أُنشئت طبقة قصّ — وهي المنطقة التي يحتك فيها الهواء السريع بالهواء البطيء، مولّدًا الدوامات. المستشعر، وهو سلك مُسخَّن طوله جزء من ميكرومتر، التقط تقلبات السرعة حتى حيث تكون الدوامات أصغر من المسافة بين جزيئات الهواء. أُجريت القياسات عند أعداد رينولدز من 450 إلى 1500 — وهذا يشبه مقارنة نهر هائج بشلال.
اتضح أن طاقة الدوامات لا تخمد فجأة، بل وفق دالة أسية ممطوطة — منحنى ينخفض بسرعة في البداية ثم يتباطأ تدريجيًا. أس هذا المنحنى، حوالي 0.5، لم يتغير مع قوة التدفق. هذا يشبه سلوك الزيت عندما ينتشر على طاولة: ينتشر بسرعة أولًا ثم يكاد لا يُلاحَظ.
هذا القانون يشبه وصفة عالمية لتخامد أي اضطرابية، من تيارات المحيطات إلى البلازما في المفاعلات. معرفة كيفية تحول الطاقة إلى حرارة على أصغر المقاييس تساعد في حساب مقاومة الطائرات بدقة أكبر، وخلط الوقود، والتنبؤ بالطقس.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.21215
The shape of the turbulent energy spectrum in the dissipation range, where viscous effects dominate, remains an open question despite decades of work. We report an experimental investigation of intermediate dissipation range energy spectra in turbulent shear layers at Taylor-scale Reynolds numbers, $$Re_\lambda$$, ranging from approximately 450 to 1500, which are among the highest achieved in shear flow experiments that resolved small scales. We generated turbulent shear layers in a wind tunnel and measured using nanoscale hot-wire probes with a sensing length $$l_w \approx (0.2-0.5)\eta$$ that was smaller than the Kolmogorov scale $$\eta$$ at all $$Re_\lambda$$. The measurements resolved wavenumbers up to $$k_{max} \eta$$ $$\approx 17$$ at the lowest $$Re_\lambda$$ and $$k_{max} \eta$$ $$\approx 1$$ at the highest $$Re_\lambda$$, where $$k_{max}$$ is the highest resolved wave number. In the range $$0.1 \lesssim k \eta \lesssim 0.5$$, the spectra collapse onto a universal stretched-exponential form, $$E(k\eta) \sim $$ exp$$(-k\eta)^{\gamma} $$, with $$\gamma \approx 0.5$$ independent of $$Re_\lambda$$. This value of stretching exponent, $$\gamma$$, is consistent with recent empirical and computational studies. The Reynolds-number invariance of $$\gamma$$ is strong evidence for universal scaling in the intermediate dissipation range of high-Reynolds-number shear turbulence.
كان المستشعر المستخدم لقياس الدوامات أرقّ بعشر مرات من أصغر دوامة التقطها. هذا مثل قياس أمواج حوض الاستحمام بمسطرة طولها مليمتر واحد.