Учените са направили крачка напред в разбирането на модела и структурата на турбулентността - естествено явление, наблюдавано в течности, като движеща се вода, океански течения, химични реакции, кръвен поток, буреносни облаци, кълба дим и дори плазмата на звездите.

Докато турбулентният поток е хаотичен и неравномерен, тъй като движението на флуида причинява образуването на по-големи вихри или водовъртежи и разпадането им на по-малки, физиците отдавна се опитват да изучават и моделират процеса с помощта на математически уравнения и компютри.

Въпреки това, дори със съвременните суперкомпютри, директната и точна симулация на всички - освен на най-простите турбулентни потоци, остава недостижима, а пълното разбиране на турбулентността убягва на изследователите в продължение на около 200 години.

Сега международен екип от учени е пионер в нов подход за симулиране на турбуленция, който използва метод, вдъхновен от квантовите изчисления, описан в проучване, публикувано в списание Science Advances.

Способността за точно моделиране и предсказване на феномена може да има много практически приложения в науката и инженерството, потенциално подобрявайки дизайна на самолети, автомобили, витла, изкуствени сърца и правейки прогнозата за времето по-точна, казва водещият автор на изследването Ник Гурианов, изследовател от Катедрата по физика на Оксфордския университет.

„Турбуленцията беше и все още е нерешен проблем. Ние не можем точно да симулираме реалистични нейни потоци на компютър и се нуждаем от аеродинамичен тунел, за да проектираме крило на самолет, например. Но постижения като нашето „премахват“ проблема“.

Повечето предишни подходи за симулиране на турбулентност разчитат на детерминистична стратегия, която със специфичен набор от начални условия винаги дава едни и същи резултати, обяснява Гурианов.

Вместо това, новото изследване моделира колебанията в турбулентността вероятностно - подход, който отчита случайни вариации. Екипът прилага алгоритъм, вдъхновен от квантови изчисления, който дава резултат за няколко часа, в сравнение с дни за класическия алгоритъм.

Джеймс Бийти, научен сътрудник в катедрата по астрофизични науки в Принстънския университет, казва, че чрез представяне на данни с много променливи по по-прост начин екипът е успял да ускори сложните изчисления, необходими за да започнем да разбираме турбулентността.

Въпреки че последното проучване е „удивителен напредък“ обаче, то не се занимава с проблемите на мащаба или с това как турбулентните вихри с различни размери се свързват един с друг.

Според Йонгшанг Хуанг, изследовател в университета Ксиамен в Югоизточен Китай, Гуриянов и екипът му са измислили нов метод, който значително намалява използването на памет и изчислителна сложност.

Той обаче се съгласява, че това не рисува пълна картина на турболентносттта, което е изключително трудно поради широкия диапазон от мащаби.

Новините на Darik Business Review във Facebook , Instagram , LinkedIn и Twitter !

Добави в предпочитани в Google