Исследователи нашли новый способ моделирования звуковой турбулентности. Раньше для этого требовался суперкомпьютер, но теперь ученые использовали метод параллельных вычислений на видеокартах. Это позволило проводить моделирование на обычном персональном компьютере. Открытие поможет сделать более точные прогнозы погоды и использовать теорию турбулентности в разных областях физики, например, в астрофизике для расчета траекторий и скорости распространения звуковых волн во Вселенной. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physical Review Letters. Турбулентность — это сложное и беспорядочное движение жидкостей, газов или волн в различных физических системах. Например, турбулентность может возникнуть на поверхности океана из-за ветра и течений. Также она может произойти при рассеивании света через линзы в оптике или при распространении звуковых волн в определенных средах, например, в жидком гелии. В 1970-х годах советские ученые предположили, что при сильных колебаниях звуковых волн возникает звуковая турбулентность. Эта теория применима и к другим волновым системам, таким как волны в ионосферах звезд и планет-гигантов или гравитационные волны в ранней Вселенной. Раньше было сложно предсказать, как распространяются нелинейные звуковые и другие волны из-за большой вычислительной сложности. Ученые из Сколковского института науки и технологий, Института электрофизики Уральского отделения РАН и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН впервые решили уравнение, которое описывает распространение звуковых волн в турбулентности. Они доказали теорию советских ученых. Для расчетов ученые использовали видеокарты. Решения для частей уравнения, описывающего распространение звуковых волн, они нашли параллельно на четырех разных видеокартах, установленных на одном компьютере. Вместо огромного и дорогого суперкомпьютера ученые использовали небольшой персональный компьютер и пришли к точному численному решению. Ученые проверили правильность своего решения, используя компьютер для моделирования распространения звуковых волн в особой среде, которая похожа на жидкий гелий при температуре около -270 °C. В таких условиях гелий становится квантовой жидкостью, которая обладает особыми свойствами — сверхтекучестью и сверхпроводимостью. Это значит, что она может проводить электричество без сопротивления и течь без трения. Такие жидкости используются в квантовых компьютерах, поездах на магнитной подушке и других высокотехнологичных устройствах. Сверхтекучий гелий также применяется в ядерной энергетике. Теория турбулентности — важное открытие, которое можно сравнить с таблицей Менделеева. Она позволяет точно предсказывать свойства разных типов турбулентности: звуковой, гравитационной, магнитногидродинамической. Теория применима к любой волновой системе. Например, она уже используется для прогнозирования погоды и изменений климата. Это помогает делать более точные прогнозы.
Ранее ученые заявили, что понимание динамики потоков поможет снизить энергозатраты буквально во всем. На иллюстрации: Плотность газа в режиме слабой турбулентности, когда амплитуды звуковых волн малы (слева), и в состоянии сильной турбулентности, при которой акустическая турбулентность представляет собой набор случайных ударных волн (справа). Источник: Евгений Кочурин. 14.01.2025 |
Хайтек
SciRep: Разработан новый электроимпульсный метод переработки углеволокна | |
Мир стремительно движется к развитому буд... |
Российские ученые доказали теорию акустической турбулентности | |
Исследователи нашли новый способ моделирования... |
Производство термоядерной стали: первый промышленный успех в Великобритании | |
Рабочая группа Управления по атомной энер... |
ACSSCE: Превратить биомассу в полезный ресурс поможет инновационное устройство | |
Исследователи из Университета Кюсю разраб... |
Определен точный компьютерный алгоритм для восстановления изображения плазмы | |
Ученые обнаружили, что лучше всего изучат... |
Квантовый холодильник отлично очищает рабочее пространство квантового компьютера | |
Если вы хотите решить математическую зада... |
Катализатор нового поколения: ученые ускоряют производство водорода из аммиака | |
Ученые создали катализатор для получения ... |
В ТПУ разработали сенсоры для экспресс-мониторинга полезных и токсичных веществ | |
Специальные устройства — сенсоры, к... |
Умное кольцо с камерой позволяет управлять домашними устройствами | |
В то время как умные устройства в&nb... |
AIS: Носимый робот WeaRo снизит риск травм на производстве | |
Ученые разработали инновационного мягкого носи... |
Лазерные технологии будущего помогают создать микронаноматериал за один этап | |
Сверхбыстрый лазер всегда применялся в ка... |
MRAM-устройства будущего: создана новая технология с низким энергопотреблением | |
В последние годы появилось множество типов пам... |
Детектор sPHENIX готовится раскрыть тайны кварк-глюонной плазмы | |
Опираясь на наследие предшественника PHEN... |
Революционные квантовые технологии: как атомные часы изменят военные операции | |
Новаторские атомные часы, созданные в Вел... |
Успешно испытан новый метод измерения 5G-излучения мобильников и базовых станций | |
Группа исследователей из проекта GOLIAT р... |
PRA: Виноград поможет создать более совершенные квантовые технологии | |
Обычный виноград может улучшить работу квантов... |
В ПНИПУ нашли способ, как сократить простои и расходы на ремонт оборудования | |
На любом производстве, в том числе н... |
Совершен прорыв в области обнаружения коротковолнового инфракрасного излучения | |
Полевой транзистор с гетеропереходом, HGF... |
В СПбГУ втрое увеличили эффективность свечения многокомпонентной наноструктуры | |
Как сделать свечение некоторых устройств более... |
На СКИФе в Новосибирской области получили первый пучок электронов | |
В наукограде Кольцово, недалеко от Новоси... |
LS&A: Разработаны новые органические материалы для инфракрасных фотоприемников | |
Органические инфракрасные фотоприемники сталки... |
В POSTECH приблизили будущее с растягивающейся электроникой | |
Исследователи POSTECH создали новую технологию... |
В ННГУ создали импортозамещающую установку для альтернативных источников газа | |
Устройство для изучения процесса образова... |
В МИФИ разработали робота-официанта и уже заинтересовали общепит и супермаркет | |
Команда студентов Национального исследовательс... |
В МГУ открыли неожиданную трансформацию диоксида церия в фосфатных растворах | |
Ученые из МГУ, Института общей и нео... |
В МГУ моделируют свойства оксида магния в разных фазовых состояниях | |
Сотрудники кафедры физической химии химическог... |
В ТПУ создали сенсор для поиска пестицидов в 10 раз чувствительнее аналогов | |
Ученые из Томского политехнического униве... |
Устройство из специального стекла увеличит передачу данных в несколько раз | |
Ученые из Москвы и Нижнего Новгорода... |
Открыты новые материалы для производства передовых компьютерных чипов | |
Инженерам нужны новые материалы, чтобы сделать... |
В САФУ создали первую в мире компактную модель широкодиапазонного датчика тока | |
Датчик, который может измерять большие и ... |