Hermosas formas geométricas como resultado de un experimento con líquidos y vibraciones que tiene aplicación en la mecánica de fluidos es el trabajo que publicó Nicolás Périnet, investigador pertenciente al Departamento de Física de la FCFM en la revista “Journal of Fluid Mechanics”, de la Cambridge University Press (Volumen 772 de junio 2015) en la sección Rapids.
Périnet, de nacionalidad francesa, explicó que el paper donde participó describe la simulación numérica (a través de computadoras) realizada para obtener patrones geométricos en la superficie de un líquido sometido a vibración vertical, lo que se conoce como el experimento de Faraday (1831), el que puede aportar en la mejora de procesos industriales y el entendimiento de la mecánica de fluidos.
De esta forma, Périnet cuenta que “el experimento de Faraday consiste en un recipiente que contiene un fluido. El recipiente está en posición vertical y es periódicamente vibrado”. Sobre cierta amplitud crítica de oscilación, el líquido comienza a generar formas, ‘hermosos patrones geométricos’, con distintas longitudes, tamaños y formas -dice-, agregando que “nuestro grupo fue el primero, en 2009, en llevar a cabo una simulación numérica de estos patrones conocidas como ondas de Faraday, incluso haciendo cálculos con un gran conjunto de ondas”, indica.
Estos patrones son particulares, pues las ondas que se generan “tienen equivalentes en todos los campos de la física y la biología”, dice el físico, las que pueden verse en las ollas en ebullición o en alguna organización celular, por lo que su estudio “proporciona una amplia variedad de modelos que aún no se entienden completamente”, agrega.
Para entender dichos patrones hay una ciencia especial que se dedica a estudiarlos y tratar de predecirlos, conocida como física no-lineal, donde el DFI es particularmente activo. Una manera de estudiar estos patrones es utilizando el método de la simulación numérica, el que consiste en recrear en computadora la manera en que un sistema se desarrolla, replicando un proceso o un esquema de éste al utilizar información abstracta, que en este caso, son cálculos matemáticos avanzados. “Para realizar la simulación, corremos un software o un código que hemos creado y que contiene los algoritmos necesarios para calcular la solución de nuestro problema. Básicamente, en nuestro estudio, la intención es extraer el mapa del flujo de las corrientes dentro de los fluidos” que generan los patrones en la superficie, explica el científico.
El equipo se propuso investigar los fluidos en diferentes circunstancias para obtener múltiples tipos de patrones que serían modelados en el simulador usando el algoritmo de Périnet en variadas configuraciones. Según Périnet, este es el primer código que reproduce fielmente patrones complejos formados en la superficie de un fluido al vibrarlo verticalmente. “Hemos construido una herramienta para la simulación de la inestabilidad de Faraday” que genera las ondas de Faraday “que se puede utilizar para hacer nuevos descubrimientos en este campo”, comenta.
Para el académico DFI, Claudio Falcón, supervisor del proyecto Fondecyt de Postdoctorado que Périnet se adjudicó, lo relevante de este investigación es que luego de realizar simulaciones numéricas de experimentos de mecánica de fluidos, “estos resultados pueden ser ahora expandidos mediante el estudio numérico a fenómenos que escapan a las herramientas teóricas y experimentales actuales”.
Las posibilidades que ofrece la herramienta desarrollada por Périnet, arroja mucha información para campos de investigación como la mecánica de fluidos, la óptica o la biología. También puede reportar mejoras potenciales para los procesos industriales de fabricación o la comprensión de la turbulencia, lo que ayudaría en la meteorología y en el transporte de aviones, por ejemplo.
Périnet llego al DFI a fines del año 2012, donde ocupa en la actualidad una posición de investigador postdoctoral. Su desarrollo científico se ha focalizado en física no lineal. “Los profesores del grupo tienen una amplia cultura científica y notable intuición y comprensión. Además, son muy pacientes y pedagogos. Aquí realmente se anima a los estudiantes. Gracias a ellos he aprendido mucho”, concluye.
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