Текущая жидкость завораживает, но объяснить ее магию удается не всегда. Уравнения Навье — Стокса вообще не имеют решения в общем виде. А дополнительное влияние поверхностных сил, электромагнитного поля, градиента температуры и растворенных веществ только усложняет, особенно в многофазных смесях.
Если течение устойчивое, задача упрощается: все случайные флуктуации гасятся, и жидкость течет понятно и предсказуемо. Но далеко не всегда жидкость выбирает устойчивость в качестве решения. Иногда одна совсем небольшая случайная флуктуация может кардинально изменить картину течения: в ламинарном потоке появляются завихрения, плоская граница двух жидкостей начинает искривляться, а струя внезапно распадается на капли.
Несмотря на то что большинство явлений, в которых жидкость теряет устойчивость, известны еще с XIX века, их до сих пор продолжают внимательно изучать. Иногда неустойчивости в жидкостях и газах развиваются по неожиданным сценариям, а в классических системах возникают вариации, которые нельзя было предсказать заранее.
Вместе со Сколтехом, который прямо сейчас набирает студентов в магистратуру «Прикладная вычислительная механика», предлагаем вам посмотреть на шесть недавних экспериментов и предположить, из-за чего жидкость потеряла устойчивость и в ней возникли какие-то непонятные структуры.