• A
  • A
  • Supersone luchtstromen in de vijver

    - Wat gebeurt er als je een steentje in het water gooit? Veel, zo laat FOM-onderzoek zien. Met lasers en rookmachines van een discotheek bewezen Twentse onderzoekers dat er een supersone stroom ontstaat als die van een vliegtuigmotor.

    Het begint met een kroon van opspattend water en de vorming van een holte onder het vloeistofoppervlak. Deze holte stort vervolgens ineen en creëert daarbij een dunne, zeer snelle vloeistofstraal, de zogeheten jet.

    Wat voor het ongewapende oog van de toeschouwer verborgen blijft is de bewegingsrijkdom van de lucht die in de holte is ingesloten en die uiteindelijk met snelheden groter dan die van het geluid, uit de holte geperst wordt.

    Straalmotor

    Door experimenten waarin de luchtstroming in de holte wordt gevisualiseerd te combineren met computersimulaties, tonen de onderzoekers aan dat het mechanisme dat tot deze uiterst snelle luchtstroom leidt, grote overeenkomst vertoont met een straalmotor van een vliegtuig. Ook hier worden gassen door een kleine opening geperst wat tot supersone stroming leidt.

    Het grote verschil is dat waar de uitlaat van een straalmotor star en onveranderlijk is, er bij waterinslag een vloeibare vernauwing optreedt, die gedurende het proces snel kleiner wordt.

    Om het inslagproces op een zeer gecontroleerde manier te kunnen bestuderen gebruiken de onderzoekers een cirkelvormige schijf die met behulp van een lineaire motor door het vloeistofoppervlak heen getrokken wordt.

    Met rookeffecten uit rookmachines, vergelijkbaar met de effecten in theaters en discotheken, maken zij de luchtstroming zichtbaar. De beweging van de rookdeeltjes wordt door middel van een krachtige laser verlicht en opgenomen met een hoge snelheidscamera, die tot 30.000 afbeeldingen per seconde produceert.

    Circle of life

    Onderzoeker Devaraj van der Meer (UTwente) licht een van de toepassingen van het verschijnsel toe: "Als regendruppels in de oceaan vallen doet zich een vergelijkbaar verschijnsel voor als bij het steentje in de vijver. En dit soort  processen is ervoor verantwoordelijk dat er CO2 in de oceaan terecht komt waar plankton zeer bij gebaat is, en daarmee al het leven op aarde. Onze onderzoeksresultaten komen dus onder andere van pas bij research naar het CO2-gehalte in oceanen. Een vervolgonderzoek is het bestuderen van wat er gebeurt als meerdere inslagen gelijktijdig plaatsvinden."