الماء المحصور بين أسطوانتين، عند دوران الأسطوانة الداخلية، يتدفق أولاً في طبقات منتظمة. ولكن بمجرد أن تتجاوز السرعة حدًا معينًا، تنضغط الطبقات إلى حلقات دائرية تشبه كومة من الكعك المحلق. يطلق الفيزيائيون على هذه اسم دوامات تيلور: يفقد التدفق استقراره وتظهر فيه بنية منتظمة. الإضافات البوليمرية، حتى بكميات ضئيلة، تتصرف مثل النوابض: فهي تتمدد وتنضغط، مما يمنح السائل مرونة. في الدراسة الجديدة، اختبرت تجربة عددية كيف تعيد هذه النوابض ترتيب عتبة الاستقرار ورقصة الدوامات نفسها.

قام المؤلف بنمذجة التدفق في الفجوة بين أسطوانتين، حيث يكون نصف قطر الأسطوانة الداخلية أصغر بعشرين مرة من الخارجية. تم إدخال ضوضاء بيضاء ذات مدة محدودة في التدفق الثابت: دفعات عشوائية بجميع الترددات، كما لو تم ضرب السائل في نفس الوقت بعدد كبير من المطارق الصغيرة. ثم تابع الكمبيوتر ما إذا كانت هذه الاضطرابات ستخمد أم ستكبر. بالنسبة للماء العادي، كان رقم رينولدز الحرج الذي يبدأ عنده النمو حوالي 265، وهو ما يتطابق مع النظرية الخطية. بالنسبة للمحلول ضعيف المرونة، انخفضت العتبة إلى 202: النوابض تزعزع استقرار التدفق.

لكن المفاجأة الكبرى كانت في الانتظار. عند Re = 190، خمد الاضطراب، وعند Re = 210، وصلت الطاقة إلى مستوى ثابت، وعند Re = 250، نمت. في الماء العادي، بعد فقدان الاستقرار، ظهرت دوامات تيلور الحلقية المألوفة. في محلول البوليمر، تشكلت دوامات حلزونية: بنيات لولبية ملتوية على طول محور الأسطوانات، مثل خيط البرغي. في السوائل النيوتونية، كانت هذه الدوامات تظهر سابقًا فقط عند دوران الأسطوانتين في اتجاهين متعاكسين. تحاكي مرونة جزيئات البوليمر هذا التأثير، على الرغم من بقاء الأسطوانة الخارجية ثابتة.

قبل هذه الدراسة، لم يكن من الواضح ما إذا كانت التنبؤات النظرية الخطية حول تنافس الأنماط ستتأكد عبر المحاكاة غير الخطية. الآن أظهرت المحاكاة العددية المباشرة أنه عند K = 0.1، ينخفض رقم رينولدز الحرج إلى 202، وتتشكل دوامات حلزونية في الظروف فوق الحرجة، وليس دوامات تيلور. أدخل المؤلف ضوضاء بيضاء ذات مدة محدودة في التدفق الثابت وتتبع التطور غير الخطي لطاقة الاضطراب حتى الوصول إلى التدفق الثانوي. يمكن استخدام النتائج للتحقق من نماذج السوائل اللزجة المرنة وللتنبؤ بعتبة عدم الاستقرار في تدفقات البوليمر الصناعية.

خيوط البوليمر، مثل النوابض، تعيد ترتيب رقصة الدوامات: بدلاً من كومة الكعك المحلق، يظهر خيط البرغي. هذا الاكتشاف مهم للخلط، وتطبيق الطلاءات، ونقل محاليل البوليمر عبر الأنابيب. فهم عتبة عدم الاستقرار ونوع الدوامات الناشئة سيساعد في التنبؤ بالانتقال إلى الاضطراب والتحكم فيه. في التجارب القادمة، يجدر اختبار كيفية تصرف المحاليل الحقيقية، حيث قد تكون التأثيرات أكثر تعقيدًا مما هي عليه في النموذج.