Los investigadores han resuelto la compleja dinámica del gas que se produce al abrir una botella de champán (o, más generalmente, una botella que contiene un líquido y gas a presión) y la interacción de esta dinámica con el tapón de corcho de la botella.Los hallazgos de los investigadores han sidopublicadoen el diarioFluir.

El equipo descubrió que la diferencia entre la fuerza de presión en la base del corcho y la fuerza de fricción (deslizante) controla decisivamente el movimiento del corcho, ya que las fuerzas de presión que actúan sobre las superficies restantes tienen un impacto insignificante.Desde el (deslizante)fuerza de friccióndisminuye más lentamente con el tiempo que la presiónfuerza, la aceleración del tapón debe ser mínima, aproximadamente 0,5 ms antes de su escape completo.Además, este valor mínimo puede llegar a ser tan negativo que el tapón se atasque dentro del cuello de botella.Los investigadores adoptaron diferentes estrategias para evaluar la coherencia espacial y temporal del método numérico con respecto a resoluciones de cuadrícula refinadas y pasos de tiempo máximos.

También identificaron en particular que se forma un disco de Mach entre la abertura de la botella y el tapón que se mueve libremente.

Los discos Mach, también conocidos como diamantes de choque, son el patrón de anillos espaciados uniformemente que a veces son visibles en el escape de un motor u otras instancias de propulsión.

Los investigadores descubrieron que el disco de Mach en este caso presenta inicialmente una forma convexa debido a los tiempos de generación del choque que varían radialmente.El disco Mach alcanza una distancia máxima desde la abertura de la botella y luego se retrae hacia la abertura.Además, durante estefasepotencialmente se crea un segundo disco aguas arriba del primero o se separa del primero.

Estos hallazgos sugieren que detectar la posición del disco de Mach proporciona, sorprendentemente, una opción para determinar la presión del gas o la temperatura dentro de una botella de champán.

El primer autor, Lukas Wagner, de TU Wien, señaló que el estudio tiene aplicaciones mucho más allá de la comprensión de las fuerzas físicas involucradas en el descorche de un champán.botella.

"Nuestro estudio puede servir como prueba de referencia para futuros esfuerzos experimentales y numéricos, en particular en lo que respecta a la resolución espacial/temporal de la interacción completa fluido-estructura de un flujo de gas de alta velocidad con un obstáculo sólido en movimiento", dijo Wagner.

"El enfoque actual en la dinámica del gas involucrado, altamente inestable y supersónico aunque con números de Mach relativamente moderados, ya podría proporcionar una mejor comprensión de los detalles complejos, específicamente las estructuras de choque, de la balística de transición en situaciones relacionadas pero más extremas de importancia para la ingeniería."

Más información:Lukas Wagner et al, Simulando la apertura de una botella de champán,Fluir(2024).DOI: 10.1017/flo.2023.34