Кипящий котёл турбулентности сжигает энергию двумя разными способами. Вихри, как воронки в водовороте, закручивают жидкость и трут слои друг о друга. Ударные волны, как внезапный хлопок, резко сжимают газ и превращают движение в тепло. Долгое время считалось, что при очень слабой вязкости скорость этих потерь перестаёт от неё зависеть — это называют диссипативной аномалией. Но что происходит, когда поток движется быстрее звука и сжатие становится главным? Оказывается, аномалия не одна, а две.

Численные расчёты, проведённые на сетках до 2048³ точек, показали: нормированная скорость диссипации кинетической энергии выходит на конечное значение при больших числах Рейнольдса. Однако это значение зависит от числа Маха — отношения скорости потока к скорости звука. Если поток дозвуковой или трансзвуковой (число Маха меньше или около 1), диссипация стремится к одной константе. Если поток сильно сверхзвуковой (число Маха больше 3), она стремится к другой. Данные распадаются на две ветви, как дорога, раздваивающаяся у перевала.

Геометрия этих областей меняется кардинально. При дозвуковых скоростях интенсивная диссипация распределена по сети сдвиговых слоёв с эффективной размерностью около 2.5. При сверхзвуковых скоростях она концентрируется в двумерных ударных слоях. Механизмы генерации тоже разные: при низких числах Маха доминирует вихревое растяжение, при высоких — взаимодействие вихревых и сжимающих движений внутри ударных слоёв. Это похоже на то, как в одном случае энергию гасит трение множества мелких шестерёнок, а в другом — резкий удар молота.

Раньше было неясно, сохраняется ли диссипативная аномалия в сжимаемой турбулентности и как она зависит от числа Маха. Теперь видно: аномалия существует, но распадается на две ветви. Одна ветвь соответствует дозвуковым и трансзвуковым режимам, другая — сильно сверхзвуковым. Это различие связано с перестройкой структур: от вихревых трубок и фрагментированных ударных волн к доминирующим ударным слоям. Такой результат важен для построения корректных моделей турбулентности в астрофизике, где сверхзвуковые течения обычны, и в инженерных расчётах высокоскоростных потоков.

Котёл турбулентности не имеет единого рецепта сжигания энергии. Вихри и ударные волны, как два разных механизма, ведут к одному финишу — потере энергии, но по разным дорогам. И эти дороги не сливаются, даже когда вязкость становится исчезающе малой. Диссипативная аномалия в сжимаемой турбулентности оказалась двойной, и это меняет наше понимание того, как энергия уходит из потока.