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
Секретное климатическое оружие ОАЭ: что же все-таки уничтожил Иран?
Теория заговора или неудобная правда? И можно ли управлять климатом целого региона?...
Странное поведение Трампа с Ираном получило четкое научное объяснение
По словам математиков, конфликт в Ормузском проливе — это классическая война на истощение, в которой США точно не победить...
Ледяные глубины Антарктиды заговорили: как спустя 64 года сбылось предсказание советского физика
Наш ученый мог получить Нобелевскую премию, но его «обошел» американец...
Клад, за которым никто не пришел: давно в России не находили столько золота зараз
Кто же был владельцем сокровищ? Священник? Купец? Казначей? Бухгалтер? Расследование продолжается...
Перстень забытого русского героя: о чем рассказал артефакт, 400 лет пролежавший в земле?
Российские ученые «воскресили» россиянина XVII века. Просто поразительно, сколько всего может рассказать одна маленькая вещица...
Николай Некрасов: тайна последней болезни. Могли ли вылечить великого поэта?
Почему не помогли даже 45 миллионов рублей? Что думают современные врачи?...
Зачем москвичи массово глотали монеты? Археологи рассказали, почему этот уникален «ритуал» был характерен только для российской столицы
Разгадка оказалась настолько простой, что ученые далеко не сразу приняли ее...
Что делали американские летчики в 1942 году на секретной даче под Пензой?
Через 80 с лишним лет Госархив рассказал о неизвестном эпизоде Второй мировой войны...
Сканирование мозга неандертальцев преподнесло сюрприз, который в корне рушит многие старые теории
Почему ученые пришли к выводу, что Homo neanderthalensis вовсе и не вымирали?...
Почему интернет в России скоро подорожает? А главное, кто за это заплатит?
Эксперты говорят: уже через пару-тройку лет мы будем с ностальгией вспоминать дешевые тарифы...
В пирамиде Микерина обнаружены два тайных помещения: это показали сразу три разных прибора
Археологи из ScanPyramids ждут официального разрешения от египетских властей, чтобы обнародовать полную информацию...
Александр Суворов — тайный… агент: зачем русский полководец проник в масонскую ложу?
Историки говорят: это была великолепная шпионская игра, и Суворов сыграл ее виртуозно...