Доцент департамента прикладной математики МИЭМ НИУ ВШЭ Роман Гайдуков разработал технологию моделирования движения жидкости вокруг вращающегося диска с малыми неровностями. Эта модель поможет предсказывать поведение сложных потоков жидкости без применения мощных суперкомпьютеров, что открывает новые перспективы в исследованиях и производстве.
Диск с неровностями был изначально выбран для расчета, исходя из нужд электрохимии, например, для гальванизации и окисления материалов. В этих процессах используют дисковые электроды, которые вращаются в жидкости. Но идеально ровных дисков не бывает, и ученым нужно понимать нюансы взаимодействия жидкости и твердого тела с учетом хаотичных турбулентных возмущений. До сих пор исследования касались лишь симметричных ровных объектов.
Автор новой работы использовал метод многопалубных структур пограничного слоя, с помощью которого раскладывал трехмерную задачу на серию двумерных. Этот метод позволяет рассчитывать гидродинамические параметры при высоком уровне неопределенности.
Мы показали, как небольшие неровности на поверхности диска влияют на поток жидкости, образуя зоны с вихрями и изменяя структуру пограничного слоя. Наш метод позволяет моделировать задачу за несколько часов, тогда как на суперкомпьютере это могло бы занять дни или даже недели. Это не только экономит время, но и снижает затраты на вычислительные ресурсы.
Полученные расчеты можно использовать при моделировании любых сложных процессов движения жидкостей в ходе химических реакций. Автор исследования планирует усовершенствовать методику для оценки взаимодействия веществ в разных фазах, например, капель жидкости в потоке воздуха.
Ранее мы рассказывали, как китайские ученые смогли добыть воду из лунного реголита.
