вслух.net

Компьютерное моделирование точно предсказало распад капель в бурных потоках

Компьютерное моделирование точно предсказало распад капель в бурных потоках
Новое исследование может привести к тому, что многие эксперименты по изучению жидкостей больше не потребуются. Учёные из Центра прикладных космических технологий и микрогравитации (ZARM) Бременского университета разработали компьютерный код, который позволяет точно предсказывать распад капель в бурных потоках.


Исследователи поняли, что нет такого момента, когда капля жидкости не могла бы распасться на ещё более мелкие капли. Результаты опубликованы в журнале Science Advances, а компьютерный код сделали открытым для других учёных.

Распад капель и пузырьков от хаотичных завихрений является обычным явлением в повседневной жизни. Подобное происходит в душевой, в струях поливного распылителя, в океанских волнах. Что касается практической пользы, то распад капель играет ключевую роль в производстве лекарств, продуктов питания и косметики. Речь идёт также о смешивании жидкостей, которые естественным образом не хотят смешиваться, таких как растительное масло и яичный желток в майонезе.

Учёные искали ответ на вопрос, в какой момент капля или пузырь в вихре жидкости распадаются на более мелкие фрагменты. Было неясно, есть ли у такого распада предел по мере уменьшения капель. Дело в том, что отслеживать капли в бурной среде чрезвычайно сложно. Для получения статистически достоверных утверждений о процессе измельчения частиц жидкости требуется большое количество данных. Существует множество параметров, которые необходимо учитывать при экспериментах: тип жидкости, её плотность, поверхностное натяжение, размер капель и степень завихрения потока. Как следствие, прежние данные о распаде капель и пузырьков в турбулентных потоках были недостаточны, и это ограничивало понимание явления и затрудняло прогнозы.

Исследователь Альберто Вела-Мартин из ZARM в Бременском университете разработал новый компьютерный код. И теперь все желающие исследователи могут моделировать тысячи сценариев разлёта капель. Ключевые выводы нового моделирования заключаются в том, что процесс фрагментации капли не достигает конечного состояния, но только замедляется и продолжается в течение длительного времени. В общем, несмотря на прежние выводы учёных, не существует минимального стабильного размера капли, при котором она дальше расщепляться не будет.

Моделирование также показало, что вероятность разрыва капли или пузыря при турбулентности одинакова в любой момент времени. Отдельная капля не «знает», не «помнит», как долго она подвергалась воздействию бурного потока. Возвращаясь к примеру с майонезом, новые результаты означают: чем дольше размешивать майонез, тем более однородным он становится — просто нужно достаточно терпения.

Автор:

Использованы фотографии: pexels.com/photo/60004/

Мы в Мы в Яндекс Дзен
Кадровый голод в Новой Зеландии утоляют роботамиDDR4 против DDR5: что такое оперативная память DDR5 и стоит ли ее обновлять?

Технологическая война: китайско-корейские торговые связи в области полупроводников рушатся под давлением США

Технологическая война: китайско-корейские торговые связи в области полупроводников рушатся под давлением США

Samsung и SK Hynix испытывают трудности с расширением в Китае, потому что Вашингтон отрезал Китай от доступа к передовому оборудованию для производства чипов....
  • 602
Ученый СИБГИУ разработал и запатентовал буровзрывную технологию для ведения горных работ на Луне и Марсе

Ученый СИБГИУ разработал и запатентовал буровзрывную технологию для ведения горных работ на Луне и Марсе

По словам ученого, у технологии нет аналогов в мире. Она предполагает использование лавовых трубок на поверхности космических тел, чтобы разместить там научные...
  • 251
5000 пикселей на дюйм: Беспрецедентное увеличение плотности позволяет сделать изображение на дисплее сверхреалистичным

5000 пикселей на дюйм: Беспрецедентное увеличение плотности позволяет сделать изображение на дисплее сверхреалистичным

Исследователи из Массачусетского технологического института в сотрудничестве с коллегами из других мировых университетов придумали способ сделать экраны с...
  • 181