Het openen van een fles champagne markeert traditioneel het begin van een feestelijke viering. Na de vrolijke knal van de kurk, komt er een bruisend bubbeltje in de lucht, en ten slotte is er de aangename tinteling op de tong.

Maar er komt veel meer uit de pop dan waar je zin in hebt, stellen onderzoekers in Frankrijk en India. In Fysica van vloeistoffen , onthulden computationele vloeistofdynamica-simulaties de vorming, evolutie en dissipatie van schokgolfpatronen terwijl het koolstofdioxidemengsel door de bottleneck schiet in de eerste milliseconde na het knallen van de kurk.

De bevindingen kunnen inzicht geven in het complexe en voorbijgaande gedrag van supersonische stroming in toepassingen variërend van raketwerpers, ballistische raketten en windturbines tot de productie van elektronica en onderwatervoertuigen. De simulaties bouwen voort op experimenteel onderzoek in 2019 dat voor het eerst de vorming van schokgolven aantoonde tijdens het knallen van kurk.

"We wilden het onverwachte fenomeen van een supersonische stroom die plaatsvindt tijdens het ontkurken van champagneflessen beter karakteriseren", zegt co-auteur Robert Georges van de Université de Rennes 1. "We hopen dat onze simulaties enkele interessante aanknopingspunten zullen bieden voor onderzoekers, en ze zouden de typische fles champagne kunnen beschouwen als een minilaboratorium."

In de eerste ontkurkfase wordt het gasmengsel gedeeltelijk geblokkeerd door de kurk, waardoor de uitstotende champagne de geluidssnelheid niet bereikt. Maar naarmate de kurk verder loslaat, ontsnapt het gasmengsel radiaal met supersonische snelheid, waarbij de druk in evenwicht wordt gehouden door een opeenvolging van normale en schuine schokgolven.

De golven vormen samen schokdiamanten, patronen van ringen die typisch te zien zijn in raketuitlaatpluimen. De flessymmetrie leidt tot een kroonvormige supersonische expansie. Uiteindelijk wordt de druk te laag om een ​​geschikte mondstukdrukverhouding te behouden voor supersonische snelheid bij de bottleneck en de rand van de kurk.

"Ons papier ontrafelt de onverwachte en mooie vloeipatronen die recht onder onze neus verborgen zijn telkens wanneer een fles bubbels wordt ontkurkt", zegt co-auteur Gérard Liger-Belair van de Université de Reims Champagne-Ardenne. "Wie had zich de complexe en esthetische fenomenen kunnen voorstellen die schuilgaan achter zo'n veelvoorkomende situatie die een van ons ervaart?"

De onderzoekers zijn van plan om andere parameters te onderzoeken, zoals temperatuur, volume en bottleneck-diameter, samen met de fysisch-chemische processen die gepaard gaan met het ontkurken van champagneflessen. Ze zijn bijvoorbeeld geïnteresseerd in hoe supersonische stroming wordt beïnvloed door de vorming van ijsdeeltjes die worden veroorzaakt door de drastische temperatuurdaling wanneer het bruisend uit de fles komt. + Verder verkennen

Bij het ontkurken van champagne ontstaan ​​ondergeëxpandeerde supersonische vriesstralen van kooldioxide