Las simulaciones avanzadas han resuelto un problema en el flujo de fluido turbulento que podría conducir a turbinas y motores más eficientes.
Cuando un fluido, como el agua o el aire, fluye lo suficientemente rápido, experimentará turbulencia, cambios aparentemente aleatorios en la velocidad y la presión dentro del fluido.
La turbulencia es extremadamente difícil de estudiar, pero es importante para muchos campos de la ingeniería, como el flujo de aire por las turbinas eólicas o los motores a reacción. Comprender mejor la turbulencia permitiría a los ingenieros diseñar palas de turbina más eficientes, por ejemplo, o crear formas más aerodinámicas paraFórmula 1.
Sin embargo, los modelos de ingeniería actuales de turbulencia a menudo se basan en relaciones 'empíricas' basadas en observaciones previas de turbulencia para predecir lo que sucederá, en lugar de una comprensión completa de la física subyacente.
Esto se debe a que la física subyacente es inmensamente complicada, dejando muchas preguntas que parecen simples sin resolver.
Ahora, los investigadores del Imperial College de Londres han utilizado supercomputadoras, ejecutando simulaciones en procesadores gráficos desarrollados originalmente para juegos, para resolver una larga cuestión de turbulencias.
Su resultado, publicado hoy en el Revista de mecánica de fluidos , significa que se pueden probar modelos empíricos y se pueden crear nuevos modelos, lo que lleva a diseños más óptimos en ingeniería.
El coautor Dr. Peter Vincent, del Departamento de Aeronáutica de Imperial, dijo: "Ahora tenemos una solución para un importante problema de flujo fundamental. Esto significa que podemos verificar los modelos empíricos de turbulencia con la respuesta 'correcta', para verqué tan bien están describiendo lo que realmente sucede, o si necesitan ajustes "
La pregunta es bastante simple: si un fluido turbulento fluye en un canal y se altera, ¿cómo se disipa esa perturbación en el fluido? Por ejemplo, si el agua se libera repentinamente de una presa en un río y luego se cierra,¿Qué efecto tendría ese pulso de agua de la presa en el flujo del río?
Para determinar el comportamiento general 'promedio' de la respuesta del fluido, el equipo necesitaba simular las innumerables respuestas más pequeñas dentro del fluido. Usaron supercomputadoras para ejecutar miles de simulaciones de flujo turbulento, cada una de las cuales requirió miles de millones de cálculos para completar.
Utilizando estas simulaciones, pudieron determinar los parámetros exactos que describen cómo se disipa la perturbación en el flujo y determinaron varios requisitos que deben cumplir los modelos de turbulencia empírica.
El coautor, el profesor Sergei Chernyshenko, del Departamento de Aeronáutica de Imperial, dijo: "Desde mis primeros días estudiando mecánica de fluidos tuve algunas preguntas fundamentales para las que quería saber las respuestas. Esta fue una de ellas, y ahora después40 años tengo la respuesta "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Imperial College de Londres . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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