Масштабирование и прерывистость в турбулентных потоках упруговязкопластических жидкостей

Проведено трехмерное численное моделирование жидкостей EVP, демонстрирующих однородную изотропную турбулентность и сосредоточив внимание на их пластическом поведении. Один из наиболее важных результатов исследования был связан с распределением энергии в турбулентной жидкости EVP. В турбулентных течениях энергия передается от больших масштабов к малым через каскад вихрей и водоворотов. Это распределение энергии по шкале может быть определено количественно с помощью энергетического спектра. Выводы были опубликованы в журнале Nature Physics.

Обнаружение, прогнозирование и предотвращение разрывов аорты с помощью компьютерного моделирования

Исследователи из Индийского технологического института (BHU) Варанаси и Индийского технологического института Канпура создали компьютерную модель сердечно-сосудистой системы для прогнозирования раннего разрыва АБА и мониторинга состояния кровеносных сосудов пациентов. Группа исследовала влияние реалистичных, индивидуализированных форм ААА (аневризма брюшной аорты) на гемодинамику пульсирующих ньютоновских жидкостей в аорто-бедренной артерии в норме и при патологии.

Знаменитое гидродинамическое соотношение нарушается при сильном пространственном ограничении внутри пор углеродных нанотрубок

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) и Массачусетского технологического института обнаружили, что это знаменитое гидродинамическое соотношение, открытое Уолтером Нернстом и Альбертом Эйнштейном в начале 20-го века, полностью нарушается при сильном пространственном ограничении внутри пор углеродных нанотрубок. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

Генерация спиралевидных узоров Ферма в водной двухфазной системе путем намотки, управляемой раствором Марангони

Команда под руководством профессора Андерсона Хо Чунг Шума с факультета машиностроения Гонконгского университета (HKU) совершила ключевой прорыв в гидродинамике, разработав трехмерную транспортную систему Марангони в двухфазной водной системе. Проект осуществлялся в сотрудничестве с профессором Нилом Рибе из Университета Париж-Сакле. Взаимодействие между солью (CaCl2) и анионогенным поверхностно-активным веществом (додецилбензолсульфонат натрия) создает градиенты поверхностного натяжения, которые управляют процессом переноса. Открытие опубликовано в Nature Communications.

Замедление вращения под действием динамо в смоделированных лучистых звездных слоях

Трое французских ученых из CNRS, INRIA и ENS-PSL изучили вопрос "почему ядра звезд вращаются медленнее, чем ожидалось" и сообщили о своих выводах в статье, опубликованной в журнале Science 19 января 2023 года. Их численное моделирование течения плазмы в глубоких слоях звезды, показало, что замедление сердечника может производиться внутренним магнитным полем. В частности, поток плазмы может усиливать магнитное поле до такой степени, что оно создает сильные турбулентные движения. Такая турбулентность может еще больше усилить магнитное поле, пока не заставит ядро ​​звезды вращаться вниз.

Физики впервые наблюдают квазичастицы в классических системах

Идея квазичастиц была введена советским физиком Львом Ландау в 1941 году и с тех пор приносила большие плоды в исследованиях квантовой материи. Некоторые примеры квазичастиц включают боголюбовские квазичастицы (разорванные куперовские пары) в сверхпроводимости, экситоны в полупроводниках и фононы. Но мнение о том, что квазичастицы относятся исключительно к квантовой материи, недавно было оспорено группой исследователей из Центра мягкой и живой материи (CSLM) Института фундаментальных наук (IBS) в Южной Корее. Они исследовали классическую систему, состоящую из микрочастиц, движимых вязким потоком в тонком микрожидкостном канале. Поскольку частицы увлекаются потоком, они возмущают линии тока вокруг себя, тем самым воздействуя гидродинамическими силами друг на друга.

Механизм нестабильности периодического движения пузырьков в парадоксе Леонардо да Винчи из Лестерского кодекса

Профессор Мигель Анхель Эррада из Университета Севильи и профессор Йенс Г. Эггерс из Бристольского университета открыли механизм, объясняющий нестабильное движение пузырьков, поднимающихся в воде. По словам исследователей, результаты, которые опубликованы в журнале PNAS, могут быть полезны для понимания движения частиц, поведение которых является промежуточным между твердым телом и газом. Исследователи предлагают механизм нестабильности траектории пузыря, при котором периодическое наклонение пузыря изменяет его кривизну, тем самым влияя на восходящую скорость и вызывая колебание траектории, наклоняя сторону пузыря, чья кривизна увеличилась. Затем, когда жидкость движется быстрее и давление жидкости падает вокруг поверхности с большой кривизной, дисбаланс давления возвращает пузырек в исходное положение, перезапуская периодический цикл.

Наблюдение за слиянием капель воды на Международной космической станции

В области физики жидкостей исследователи из Корнельского университета и Университета Клемсона разработали и проанализировали эксперименты с каплями, которые проводились на Международной космической станции. «Если капли становятся намного больше, они начинают терять свою сферическую форму, и гравитация превращает их в нечто, больше похожее на лужи», — сказал автор Джош МакКрейни из Корнельского университета. «Если мы хотим анализировать капли на Земле, нам нужно делать это в очень малых масштабах». Меньшая гравитация в космосе означает, что команда может исследовать более крупные капли, от пары миллиметров в диаметре до 10-кратной длины.

Гидродинамические свойства улучшают моделирование броуновской динамики

Исследователи из Института промышленных наук Токийского университета добавили влияние гидродинамики, которая включает свойства потока и сжимаемости воды, к компьютерному моделированию взвешенных заряженных частиц в электрическом поле. Они обнаружили, что это значительно улучшило предсказания окончательных структур по сравнению с обычными вычислительными моделями. Эта работа может помочь объяснить, как гидродинамические взаимодействия влияют на самоорганизацию взвешенных в растворе частиц, в том числе в биологических системах, таких как клетки. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Новый математический метод позволяет лучше моделировать многофазные жидкости

Исследователи разработали математический метод, который радикально снижает огромные вычислительные затраты на моделирование жидкостей, сочетающих жидкую и газовую фазы, особенно в ракетных двигателях. Вычислительная нагрузка такого рода моделирования уже давно ставит перед исследователями задачу точного описания того, как ударные волны в таких многофазных жидкостях вызывают износ механизмов. Техника описана в статье, опубликованной в Journal of Computational Physics.