ตั้งแต่เลือดที่พุ่งทะลุหัวใจไปจนถึงลมที่พัดรถปะทะ ของเหลวหมุนวนและพังทลายด้วยวิธีการที่ซับซ้อนซึ่งนักวิทยาศาสตร์พยายามทำความเข้าใจ ขณะนี้ วิธีการใหม่ในการอธิบายความปั่นป่วนของของไหลอย่างมีประสิทธิภาพและการคำนวณผลกระทบของมันสัญญาว่าจะมีอิทธิพลต่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหลายสาขากดเป็นเวลา รถแข่ง Le Mans จำลองที่ความเร็ว 160 กิโลเมตรต่อชั่วโมงบีบอัดอากาศโดยรอบ ในส่วนตัดขวาง สีแดงแสดงถึงค่าความดันด้านบนที่อ่านได้
EXA CORP/ออดี้ เอจี
ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้วิธีการใหม่ นักออกแบบรถยนต์สามารถคำนวณการจำลองอากาศพลศาสตร์ของยานพาหนะสามมิติเต็มรูปแบบที่ความเร็วบนทางหลวงได้เร็วพอที่จะรวมข้อมูลเข้ากับการออกแบบรถยนต์ ผู้พัฒนาเทคนิคกล่าว ด้วยวิธีการก่อนหน้านี้ นักออกแบบมักมีเวลาเพียงเพื่อจำลองการไหลแบบสองมิติหรือโมเดล 3 มิติ ซึ่งรถถูกแสดงในรูปแบบที่เรียบง่ายหรือกำลังเคลื่อนที่ขณะคลาน
หัวข้อข่าววิทยาศาสตร์ในกล่องจดหมายของคุณ
หัวข้อข่าวและบทสรุปของบทความข่าววิทยาศาสตร์ล่าสุด ส่งถึงกล่องจดหมายอีเมลของคุณทุกวันพฤหัสบดี
ที่อยู่อีเมล*
ที่อยู่อีเมลของคุณ
ลงชื่อ
Hudong Chen หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของ EXA Corp. ในเมืองเล็กซิงตัน รัฐแมสซาชูเซตส์ ซึ่งผลิตและขายซอฟต์แวร์ตามวิธีการจำลองแบบใหม่กล่าวว่า 2 ใน 3 ของผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ของโลกได้เริ่มใช้การจำลองแบบใหม่นี้
วิธีการทั่วไปในการคำนวณความปั่นป่วนถือว่าของไหล
ไม่ใช่การรวมตัวของโมเลกุล แต่เป็นสารที่ต่อเนื่องกัน แนวทางใหม่นี้ประกอบด้วยธรรมชาติของของไหลในระดับจุลภาคที่อยู่เบื้องล่าง ซึ่งกลายเป็นข้อได้เปรียบอย่างน่าประหลาดใจ
สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์
รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ
ติดตาม
เทคนิคใหม่ซึ่งอธิบายไว้ในวารสารวิทยาศาสตร์เมื่อวันที่ 1 สิงหาคม “ควรกลายเป็นวิธีการเลือกเมื่อต้องการคำตอบที่รวดเร็วสำหรับการไหลของของไหลในรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน” David C. Montgomery จาก Dartmouth College ใน Hanover, NH แสดงความคิดเห็น การไหลที่ซับซ้อนดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อ นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าความร้อนเดินทางผ่านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเมื่อกลุ่มมลพิษแทรกซึมเข้าไปในสิ่งแวดล้อม
เป็นเวลากว่า 2 ศตวรรษแล้วที่นักวิทยาศาสตร์ใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าสมการเนเวียร์-สโตกส์เพื่อคำนวณความเร็ว ความดัน และอุณหภูมิของของไหลอย่างแม่นยำในทุกสถานที่และทุกเวลา แต่สมการเหล่านั้นไม่สามารถแก้ได้อย่างสมบูรณ์ในทุกสถานการณ์ ยกเว้นสถานการณ์ที่ง่ายที่สุด ซึ่งของไหลไหลอย่างราบรื่นและสม่ำเสมอ ในการจำลองการไหลที่เหมือนจริงมากขึ้นบนคอมพิวเตอร์ นักวิทยาศาสตร์ใช้การประมาณสมการของ Navier-Stokes มานานแล้ว แต่แบบจำลองอย่างง่ายเหล่านั้นไม่สามารถจำลองคุณลักษณะที่สำคัญบางอย่างของโฟลว์ได้ พวกเขายังต้องการพลังการประมวลผลในปริมาณที่มากเกินไป
วิธีการใหม่อาศัยสมการอื่นที่เรียกว่าสมการ Boltzmann ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้เพื่อทำนายพฤติกรรมของโมเลกุลในก๊าซและของเหลว กว่าทศวรรษที่ผ่านมา นักวิจัยรู้สึกประหลาดใจที่ได้เรียนรู้ว่าการใช้สมการ Boltzmann เพื่อคำนวณการไหลของของไหลอย่างง่ายไม่ได้ทำให้การจำลองทำได้ยากขึ้นหรือใช้เวลานานขึ้น
Steven A. Orszag จาก Yale University ผู้เขียนร่วมของ เอกสาร Scienceและที่ปรึกษาของ EXA กล่าวว่า “มันเป็นวิธีการต่อต้านการใช้งานง่าย” “ถ้าคุณเริ่มต้นจากไดนามิกในระดับจุลภาค คุณจะคิดว่าคุณต้องคำนวณมากเกินไป”
ไม่นานมานี้ Orszag, Chen และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาพบวิธีรวมความปั่นป่วนในการจำลองสมการ Boltzmann ของพวกเขาโดยมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในการคำนวณเพียงเล็กน้อย เคล็ดลับคือการคิดค้นการแสดงทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะของการหยุดชะงักของการเคลื่อนที่ของอนุภาคโดยการไหลที่ไม่เป็นระเบียบ
ขั้นตอนสุดท้ายนั้นเป็น “ความก้าวหน้าอย่างแท้จริงจากมุมมองของฉัน” Roberto Benzi แห่งมหาวิทยาลัยโรม Tor Vergata ผู้บุกเบิกการใช้สมการ Boltzmann สำหรับการไหลของของไหลกล่าว
เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> เซ็กซี่บาคาร่า ไฮโลออนไลน์
