
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.
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.
- Дмитрий Ладыгин
- pexels.com/photo/60004/
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Планшет, пролежавший в Темзе пять лет, помог раскрыть серию запутанных преступлений
Эксперты говорят: даже вода не смогла стереть цифровые следы....

Учёные говорят, что обнаружили огромный тайный город под египетскими пирамидами
Проверять пока не разрешили....

«Инопланетяне» на Земле? Древние 8-метровые «грибы» оказались совершенно неизвестной формой жизни
Вот уже 180 лет подряд живые «башни» ставят в тупик всю науку....

«Шерстистый дьявол» обнаружен в пустыне, на границе Мексики и США
Ученые говорят: такой уникальной находки не было последние полвека....

Похоже, что проблема космического мусора в скором времени будет решена раз и навсегда
Новая технология не только очистит космос, но и поможет спутникам работать втрое дольше....

Американские спецслужбы скрывают правду о самой древней из библейских реликвий?
Экстрасенс ЦРУ предупредил: Ковчег Завета убьет каждого, кто к нему прикоснется....

Почему мы не помним себя младенцами? Новое исследование дало ответы
Возможно, помним, но «ларчик» заперт....

Археологи ликуют: в Испании нашли рисунки, которые старше человечества!
200 000-летняя находка заставит пересмотреть учебники....

Астрофизики рассказали, почему Вселенная замедляется вопреки предсказаниям Эйнштейна
Если открытие DESI и ослабление темной энергии подтвердится, учебники придется переписать....

Ученые поражены: мыши, как спасатели, оживляют своих сородичей, попавших в беду
Открытие, от которого дрогнет даже самое черствое сердце....

Кислород устарел! Ученые нашли новый ключ к внеземной жизни
Гицеанические миры могут стать новой надеждой астрофизиков....

На 100 000 лет раньше людей: ученые рассказали, кто устроил первые похороны на планете
Загадочные карлики Homo naledi, чей мозг был размером с апельсин, оказались не глупее нас с вами....

Секретная мутация гена: оказалось, ее имеют все обитатели Марианской впадины
Поразительное открытие китайских ученых может изменить всю теорию эволюции....

10 лет за 48 часов: ИИ полностью переиграл ученых в поисках секрета супербактерий
Однако эксперты предупреждают: нейросети не только ускоряют науку, они запросто могут столкнуть нас в пропасть....

Ученый рассказал, как использовались загадочные артефакты из гробницы Тутанхамона
Это было как в фильме «Мумия»: «Фараон должен воскреснуть!»...

Гигантский айсберг скрывал древнюю живую экосистему
Губки и кораллы благоденствуют на обнажившемся морском дне в месте, ранее недоступном взгляду....