Att öppna en flaska champagne markerar traditionellt sett början på ett festligt firande. Efter det roliga popet av korken släpper ett sus av bubblor i luften, och till sist finns det ett behagligt pirr på tungan.

Men det är mycket mer som kommer ut ur popen än vad som möter sinnena, enligt forskare i Frankrike och Indien. I Physics of Fluids , beräkningsbaserade vätskedynamiksimuleringar avslöjade bildandet, evolutionen och försvinnandet av stötvågsmönster när koldioxidblandningen skjuter genom flaskhalsen under den första millisekunden efter korkplopp.

Fynden kan ge insikt i det komplexa och övergående beteendet hos överljudsflöden i applikationer som sträcker sig från raketuppskjutare, ballistiska missiler och vindturbiner till elektroniktillverkning och undervattensfordon. Simuleringarna bygger på experimentell forskning 2019 som visade, för första gången, bildandet av chockvågor under korkpopping.

"Vi ville bättre karakterisera det oväntade fenomenet med ett överljudsflöde som äger rum under upptagning av champagneflaskan", säger medförfattaren Robert Georges, från Université de Rennes 1. "Vi hoppas att våra simuleringar kommer att erbjuda några intressanta ledtrådar till forskare, och de kan betrakta den typiska flaskan champagne som ett minilaboratorium."

I den inledande avkorkningsfasen blockeras gasblandningen delvis av korken, vilket hindrar den utstötande champagnen från att nå ljudhastigheten. Men när korken släpper ytterligare försvinner gasblandningen radiellt med överljudshastighet och balanserar dess tryck genom en följd av normala och sneda stötvågor.

Vågorna kombineras för att bilda chockdiamanter, mönster av ringar som vanligtvis ses i raketavgasplymer. Flasksymmetrin leder till en kronformad överljudsexpansion. Så småningom blir trycket för lågt för att bibehålla ett lämpligt munstyckstryckförhållande för överljudshastighet vid flaskhalsen och korkens kant.

"Vårt papper avslöjar de oväntade och vackra flödesmönstren som gömmer sig precis under näsan på oss varje gång en flaska bubbel tas upp", säger medförfattaren Gérard Liger-Belair, från Université de Reims Champagne-Ardenne. "Vem kunde ha föreställt sig de komplexa och estetiska fenomen som döljs bakom en så vanlig situation som någon av oss upplevt?"

Forskarna planerar att utforska andra parametrar, såsom temperatur, volym och flaskhalsdiameter, tillsammans med de fysikalisk-kemiska processer som åtföljer upptagning av champagneflaskan. Till exempel är de intresserade av hur överljudsflödet påverkas av ispartikelbildning orsakad av det drastiska temperaturfallet när bruset matas ut från flaskan. + Utforska vidare

Avkorkning av champagne skapar underexpanderade överljuds-frysningsstrålar för koldioxid