La mayoría de personas nunca han descorchado una botella de champagne por algo que esté relacionado con Física de Fluidos; no sucede así en la Universidad de Reims (Champagne-Ardenne), donde un grupo de científicos indios y franceses han descubierto cómo al abrir una botella se producen hermosos patrones de ondas de choque supersónicas. Como comenta el coautor Gérard Liger-Belair: “¿Quién podría haber imaginado los fenómenos complejos y estéticos que se esconden detrás de una situación tan común que vive cualquiera de nosotros?"
Este último estudio se basa en un experimento anterior realizado en 2019. Ese proyecto mostró, por primera vez, la formación de ondas de choque durante el estallido de un corcho.
Explicado paso a paso
Ahora, a través de simulaciones computacionales de dinámica de fluidos, han estudiado cómo se produen los patrones de las ondas de choque medida que la mezcla de dióxido de carbono se dispara a través del cuello de botella en el primer milisegundo después del estallido del corcho, desde su formación, hasta su evolución y disipación.
"Nuestro artículo desentraña los inesperados y hermosos patrones de flujo que se esconden justo debajo de nuestras narices cada vez que se descorcha una botella de champán", contaba Liger-Belair.
En la fase inicial de descorche, la mezcla de gases es bloqueada parcialmente por el corcho, impidiendo que el champán expulsado alcance la velocidad del sonido. Pero a medida que el corcho se libera, la mezcla de gases escapa radialmente a una velocidad supersónica, equilibrando su presión a través de una sucesión de ondas de choque normales y oblicuas.
Las ondas se combinan para formar diamantes de choque, patrones de anillos que normalmente se ven en las columnas de escape de los cohetes. La simetría de la botella conduce a una expansión supersónica en forma de corona. Eventualmente, la presión se vuelve demasiado baja para mantener una relación de presión de boquilla adecuada para la velocidad supersónica en el cuello de botella y el borde del corcho.
Aplicaciones tecnológicas
Los hallazgos podrían proporcionar información sobre el comportamiento complejo y transitorio del flujo supersónico en aplicaciones que van desde lanzacohetes, misiles balísticos y turbinas eólicas hasta fabricación de productos electrónicos y vehículos submarinos.
