Računalniške simulacije lahko zdaj kažejo, kako oblikujemo eliptične vrtinčne obroče

The Amazing You (Junij 2019).

Anonim

Razumevanje, kako obliko in razpadanje dimnih obročev lahko povzroči tehnologijo, ki omogoča letenje bolj učinkovito in da se krv bolj svobodno giba skozi človeško srce.

Dimni obroči ali zračni tokovi, ki obkrožajo letala, sta dva primera vrtinčastih obročev, ki se pojavita, ko se hitro giblje tekočinsko-tekočina ali zračni tok v počasnejšem gibajočem okolju. Ker se ta hitrejša tekočina upočasni na obrobju, se ustvarjajo vrtinčenja, ki se začnejo razvijati v stabilne vrtinčne obroče.

Raziskovalci A * STAR, ki so bili prej preveč zapleteni, so zdaj razvili računalniški model za simulacijo gibanja eliptičnega vrtinčnega obroča v počasnem gibanju v različnih situacijah, kar omogoča bolj realističen opis vortex obročev.

Vortex obroči predstavljajo težave na področjih, kot so inženiring, saj lahko ovirajo pretok tekočine in na primer povečajo porabo goriva avtomobila z zmanjšanjem aerodinamične učinkovitosti. Razumevanje nastajanja vrtinčastih obročev v različnih okoliščinah je zato pomembno za izboljšanje masnega pretoka fluidnih naprav in gibljivih vozil. Prejšnje študije o vortex obročih so se osredotočile predvsem na popolnoma krožne strukture, saj so veliko lažje matematično model kot pogostejše in realne eliptične, pojasnjuje Cheng Ming iz Inštituta visoke zmogljivosti računalništva (IHPC) A * STAR.

Ta izziv ni odvrnil Chenga in ekipe IHPC. Za raziskovanje eliptičnih vrtinčastih obročev so raziskovalci uporabili simulacijsko tehniko, ki se imenuje Lattice Boltzmannova metoda, ki deli vesolje v mrežo koordinat in izračuna delčkov za vsak sklop koordinat posamično. Ta pristop se pogosto uporablja za oblikovanje velikih in kompleksnih sistemov, kot so tisti v vremenskih napovedih.

Simulacije omogočajo podrobno študijo evolucije vrtinčastih obročev, ko se premikajo skozi vesolje, in oblika se spremeni, da pridejo obroči (glej sliko). Na primer, računalniški model lahko določi razmerje premera, pri katerem se vrtinčasti prstan razbije na podomrežja in pokaže, kako se po naletu mase proti njej obroč deformira in nagne, ko se premika naprej navzdol. Učinki, kot je ta, so pogosto vzrok za aerodinamične turbulence, ki vplivajo na vozila in letala.

"Ta študija ne le zapolnjuje vrzel v trenutnem poznavanju dinamike eliptičnega vrtinčnega obroča, " pravi Cheng, "temveč se tudi ukvarja z vprašanjem, ali se eliptični obroč med vrtenjem osi premika in stiskanje vrtinčenja, kar je pomembno za različne aplikacije. "

Te aplikacije lahko vključujejo biomedicinske naprave za izboljšanje pretoka krvi v srcu.

menu
menu