Sequenza temporale che mostra i dettagli di un tappo espulso da un collo di bottiglia di champagne conservato a 20 gradi Celsius catturati attraverso immagini ad alta velocità. Credito:Gérard Liger-Belair
L'apertura di una bottiglia di champagne segna tradizionalmente l'inizio di una celebrazione festiva. Dopo il divertente schiocco del sughero, un'effervescenza di bollicine si libera nell'aria e, infine, c'è un piacevole formicolio sulla lingua.
Ma c'è molto di più che esce dal pop di quanto non soddisfi i sensi, secondo i ricercatori in Francia e in India. In Fisica dei fluidi , le simulazioni di fluidodinamica computazionale hanno rivelato la formazione, l'evoluzione e la dissipazione dei modelli di onde d'urto mentre la miscela di anidride carbonica attraversa il collo di bottiglia nel primo millisecondo dopo lo scoppio del sughero.
I risultati potrebbero fornire informazioni sul comportamento complesso e transitorio del flusso supersonico in applicazioni che vanno da lanciarazzi, missili balistici e turbine eoliche alla produzione di elettronica e veicoli subacquei. Le simulazioni si basano sulla ricerca sperimentale del 2019 che ha mostrato, per la prima volta, la formazione di onde d'urto durante lo scoppio del sughero.
"Volevamo caratterizzare meglio il fenomeno inaspettato di un flusso supersonico che si verifica durante la stappatura della bottiglia di champagne", ha affermato il coautore Robert Georges, dell'Université de Rennes 1. "Speriamo che le nostre simulazioni offrano degli spunti interessanti ai ricercatori e potrebbero considerare la tipica bottiglia di champagne come un mini-laboratorio."
Nella fase iniziale di stappatura, la miscela di gas viene parzialmente bloccata dal tappo, impedendo allo champagne in uscita di raggiungere la velocità del suono. Ma quando il tappo si rilascia ulteriormente, la miscela di gas fuoriesce radialmente a velocità supersonica, bilanciando la sua pressione attraverso una successione di onde d'urto normali e oblique.
Le onde si combinano per formare diamanti shock, modelli di anelli tipicamente visti nei pennacchi di scarico dei razzi. La simmetria della bottiglia porta a un'espansione supersonica a forma di corona. Alla fine, la pressione diventa troppo bassa per mantenere un rapporto di pressione dell'ugello appropriato per la velocità supersonica sul collo di bottiglia e sul bordo del sughero.
"Il nostro articolo svela gli schemi di flusso inaspettati e belli che si nascondono proprio sotto il nostro naso ogni volta che viene stappata una bottiglia di spumante", ha affermato il coautore Gérard Liger-Belair, dell'Université de Reims Champagne-Ardenne. "Chi avrebbe potuto immaginare i fenomeni complessi ed estetici nascosti dietro una situazione così comune vissuta da ognuno di noi?"
I ricercatori intendono esplorare altri parametri, come la temperatura, il volume e il diametro del collo di bottiglia, insieme ai processi fisico-chimici che accompagnano la stappatura delle bottiglie di champagne. Ad esempio, sono interessati a come il flusso supersonico è influenzato dalla formazione di particelle di ghiaccio causata dal drastico calo di temperatura quando l'effervescenza viene espulsa dalla bottiglia. + Esplora ulteriormente
