Решена 100-летняя физическая проблема — представлена работающая теория линий плавления

Исследование, опубликованное в журнале Physical Review E, раскрывает общую теорию предсказания температуры плавления — фундаментального свойства, понимание которого ставит учёных в тупик уже более столетия. Линии плавления, обозначающей переход между твердым телом и жидкостью, не хватало универсального описания. Теория профессора Траченко устраняет этот пробел. Разработав новую модель, включающую последние достижения в теории жидкостей, он демонстрирует, что простое параболическое уравнение может описывать линии плавления. Это не только предлагает практический инструмент для прогнозирования температур плавления, но и демонстрирует удивительную универсальность для разных типов материалов.

Общая концепция перехода волны самовоспламеняющейся реакции от дозвукового режима к сверхзвуковому

Физики теоретически связали воспламенение и дефлаграцию в системе сгорания, открыв новые конфигурации для стабильных и эффективных двигателей внутреннего сгорания благодаря возможному существованию любого количества устойчивых процессов. Была рассмотрена простая одномерная система реактивного потока, где несгоревший предварительно смешанный газ поступал в камеру сгорания через левую входную границу, а сгоревший газ или волна горения выходил из правой выходной границы. Разработана теория, которая преодолела разрыв между волнами воспламенения и дефлаграции, открыв существование дополнительных стационарных решений. Выяснено, что стационарные решения существуют не только в двух точках, где скорость на входе соответствует скоростям волн горения или детонации, но и в более широкой области, если рассматривать условия самовоспламенения.

Влияние числа Прандтля на затухающую стратифицированную турбулентность

Ученые из Кембриджского университета и Массачусетского университета в Амхерсте использовали суперкомпьютер Summit в Центре вычислений лидерства в Ок-Ридже (OLCF) Министерства энергетики США для запуска новой модели турбулентности океана (OLCF является пользовательским центром Управления науки Министерства энергетики США.) Работа опубликована в журнале Journal of Turbulence. Компьютер смоделировал обычный 10-метровый куб океанской воды. Для анализа изменений с точностью до сантиметра программа моделирует куб воды на цифровой сетке. Цифровой куб состоял из почти 4 триллионов точек. Модель предполагает, что более горячие жидкости смешиваются медленнее, чем импульс турбулентности.

Механизм повышения динамической подъемной силы модели крыла стрекозы за счет взаимодействия вихря и гофрирования

Ученые из Университета Хиросимы предприняли исследование крыльев стрекоз, чтобы лучше понять связь между гофрированной структурой крыла и вихревыми движениями. Они обнаружили, что гофрированные крылья обладают большей подъемной силой, чем плоские. Их работа была опубликована в журнале Physical Review Fluids 7 декабря 2023 года. Исследователи использовали прямые численные расчеты для анализа обтекания двумерного гофрированного крыла и сравнили характеристики гофрированного крыла с характеристиками плоского крыла. Характеристики гофрированного крыла были лучше, когда угол атаки был больше 30°. В исследовании учёные рассматривала двумерные модели.

Количественная оценка возникновения турбулентности в изогнутой трубе

Изгибы труб особенно важны, например, в дуге аорты, которая соединяется с левым желудочком человеческого сердца. Системы трубопроводов на промышленных предприятиях часто включают изгибы под углом 90 градусов и более, могут быть винтовыми и даже иметь изгибы под углом 180 градусов. Специалисты по гидродинамике из Швеции проанализировали течение жидкости в таких трубах с изгибом на 180 градусов. Их исследование опубликовано в журнале Physical Review Fluids. Был использован усовершенствованный метод для численного и вычислительного решения уравнений жидкости Навье-Стокса для анализа перехода (от ламинарного потока к турбулентному) в идеализированной трубе с изгибом на 180 градусов. Нестабильность при повороте на 180 градусов развивается так же, как и при повороте на 90 градусов. Критическое число Рейнольдса для изгиба на 90 градусов равно 2531, а для тора — 3290.

Физики объясняют колебания круговых гидравлических прыжков

В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, физики изучают, как небольшие струи воды могут создавать стабильные периодические колебания на твердом диске, раскрывая связь между этими движениями и волнами, которые они генерируют, и дают представление о динамическом взаимодействии поведения жидкости. Учёные создали субмиллиметровую струю воды с внутренним диаметром 0,84 мм, направленную на диск из плексигласа с поверхностью с краями под углом 90 градусов, расположенный на 1 см ниже точки удара. Этот процесс привел к образованию круговой неоднородности, где жидкость образовала тонкую пленку вокруг точки удара. Тонкая пленка внезапно утолщалась на определенном радиальном расстоянии, создавая характерную круглую форму гидравлического скачка.

Математически доказана устойчивость сферического вихря Хилла, что открывает новое понимание динамики тайфунов

Профессор Кюдонг Чой с факультета математических наук UNIST предоставил неопровержимое доказательство того, что определенные сферические вихри существуют в стабильном состоянии. Это открытие имеет важное значение для прогнозирования погодных аномалий и развития технологий прогнозирования погоды. Исследование опубликовано в журнале Communications on Pure and Applied Mathematics.

Универсальное уравнение состояния для волновой турбулентности в квантовом газе

Ученые из Кембриджского университета смогли добиться определенного прогресса, исследуя волновую турбулентность через ультрахолодный квантовый газ. Фокусом этого исследования является конденсат Бозе-Эйнштейна. Что отличает это исследование, так это его способность систематически измерять свойства турбулентных каскадов и экспериментально строить для них уравнение состояния (EoS), попытка, которая оставалась неуловимой в других неравновесных системах. Выводы, опубликованные в журнале Nature, объясняют, как при изменении подводимой энергии через вибрации характеристики турбулентного состояния зависят исключительно от величины энергии, а не от внешних факторов, таких как частота вибрации или форма контейнера.

Наблюдения за потоком турбулентности на башенной платформе выявили механизм модуляции ветрового волнения приземным ветром

Недавно в журнале Science China Earth Sciences было опубликовано исследование доцента Шэн Чена и профессора Фанли Цяо из Первого института океанографии Министерства природных ресурсов. Данные наблюдений с платформы на базе береговой башни используются для выявления механизма модуляции ветрового волнения на ветровую нагрузку, и было обнаружено, что ветровая волна может увеличивать ветровую нагрузку.