En ny måde at plotte turbulente luftbevægelser på illustrerer skønheden i væskedynamik

Rør et kar af enhver væske eller gas, og du får komplekse hvirvler af bevægelse. Væskedynamik, studiet af bevægelsen af ​​væsker og gasser, hjælper flyvemaskiner med at holde sig i luften, beskriver den måde, blod strømmer gennem den menneskelige krop, og faktorer i vejrudsigten. Alt, der flyder og rører sig i hvirvler, følger principperne om flydende dynamik.

En gruppe Stanford-forskere har skabt en fascinerende måde at illustrere denne form for turbulente bevægelser i en simuleret kube af luft. De resulterende billeder er et øjebliksbillede af dataene fra et øjeblik i en utrolig kompleks simulering.

Holdet, der arbejdede på simuleringerne – kandidatstuderende Maxime Bassene og H. Jane Bae og postdoc-stipendiat Adrián Lozano-Durán – vandt Milton van Dyke-prisen ved American Physical Society Division of Fluid Dynamics-konferencen. De præsenterede deres plakat i Gallery of Fluid Motion, som fremhæver visuelle medier, der visuelt demonstrerer ikke kun videnskaben, men også skønheden ved at flytte materialer.

I holdets brændende sorte og orange billeder, det sorte mellemrum repræsenterer luftbevægelse, og farven er det stille mellemrum mellem hver hvirvel. De parrede blå og grønne billeder er den samme simulering, men fremhæver kroppen af ​​bevægende luft.

Holdets medlemmer, som alle arbejder i Stanfords Center for Turbulence Research ledet af Parviz Moin, professor i maskinteknik, nævnte computersimuleringer er den eneste måde at generere detaljerede data som deres største simulering, en terning computergenereret "luft" omkring 100 kubikmeter i volumen.

"Udover vanskeligheden ved at sætte eksperimentet op og ikke forstyrre væsken med proberne, du har brug for omkring en trillion sonder for at opdage den slags information, som denne simulering giver, sagde Bassene.

"Det er først nu, at computere er store nok til rent faktisk at håndtere al denne information, " sagde Lozano-Durán. Filen, som de brugte til at skabe de største visualiseringer, var næsten en petabyte data, hvoraf nogle blev leveret af forskere fra Aichi Institute of Technology, Okoyama University og det tekniske universitet i Madrid.

Bassene sagde, at han var inspireret af Mark Fischers Aguasonic Acoustics-projekt, hvor fotografen forvandlede lydoptagelser fra dyr som hvaler og fugle til lignende radiale wavelet plots.