Вычисление и понимание динамики потоков поможет снизить энергозатраты

Турбулентность везде — в структурах, которые производит природных газ, перемещаясь по межконтинентальному трубопроводу, или в сопротивлении, которое возникает в момент взлета самолета.

Сокращение подобной турбулентности на крыле самолета приведет к снижению энергозатрат, требуется для взлета, что приведет к экономии топлива. Однако для сокращения турбулентности — весьма сложного феномена — необходимо понять его, а это достаточно непросто.

Профессор аэронавтики Беверли Маккион из Калифорнийского технологического института, а также Эти Шарма из университета Саутгемптона, с 2006 года вместе трудятся над созданием моделей турбулентного потока. Недавно они разработали улучшенный метод анализа состава турбулентности у стен — типа потока, доминирующего в повседневной жизни.

Их исследование может привести к существенной экономии топлива, поскольку судами и самолетами потребляется большой объем энергии для противодействия турбулентному сопротивлению. Обнаружение способа снижения турбулентности на 30% поможет сэкономить миллиарды долларов топливных затрат и связанных эмиссий ежегодно.

Результаты опубликованы в издании Journal of Fluid Mechanics.

Вкратце о прогрессе

Маккион и Шарма разработали новый метод анализа турбулентности, переформулировав уравнения, управляющие движением жидкостей (уравнение Навье-Стокса), в бесконечный набор меньших, более простых подуравнений или блоков, с особенностями, которые обеспечивают большую степень интеграции и возвращают к полноценным уравнениям. Но польза метода в том, что в полных уравнениях необходимость отпадает. Исследователи показали, что привычные особенности турбулентности стен можно объяснить наложением или смещением небольшого числа результатов анализа каждого из уравнений (достаточно трех).

01.08.2013