Brug af en supercomputer til at finde den bedste måde at blande to væsker på

Et par forskere, den ene med Max Planck Institute of Brain Research, den anden med Imperial College, har fundet mere effektive måder at blande to væsker ved hjælp af simuleringer, der køres på en supercomputer. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Fluids , Maximilian Eggl og Peter Schmid beskriver de faktorer, de tog i betragtning ved oprettelsen af ​​deres simuleringer, og de strategier, de fandt, der virkede bedst.

Blanding af to væsker er meget almindeligt, fra at blande fløde i kaffe, til at bage en kage, til at lave cement. Blanding af to væsker for at skabe en rimelig homogen løsning er afgørende for en bred vifte af menneskelige bestræbelser. Men hvad er den bedste måde at gøre det på? Folk bruger ofte en enkelt rund røremaskine i deres kaffe, bagere bruger en række forskellige piskere og industrifolk bruger en lang række forskellige formede rørere og nogle gange mere end én af dem. I denne nye indsats undersøgte Eggl og Schmid, om de kunne finde en mere generel tilgang til effektiv blanding af to væsker.

Forskernes arbejde gik ud på at starte med en simpel simulering, hvor der var to rene opløsninger i en cylindrisk beholder adskilt i midten - og to omrørere, en i hver opløsning. Simuleringen viste, hvordan de to væsker blandede sig, da omrørerne begge blev bevæget med en konstant hastighed rundt om cylinderen. Forskerne kørte derefter flere forekomster af simuleringen og ændrede en eller flere faktorer før hvert løb - for eksempel at sætte fart på tingene eller ændre omrørernes bane eller deres form, alt sammen i et forsøg på at optimere blandingen. Mens hver simulering kørte, bemærkede forskerne, hvor effektivt de givne faktorer arbejdede sammen for at blande de to løsninger.

Over tid fandt forskerne ud af, at nogle faktorer fungerede bedre end andre - for eksempel at have den ene omrører til at bevæge sig hurtigere end den anden, eller at have visse padleformer. De fandt også, at omrørere med glatte kanter generelt fungerede bedre end dem med skarpe kanter. Og de fandt ud af, at det var bedre at placere en omrører i en højere position, og det hjalp også at få røreværkerne til at bevæge sig i modsatte retninger.

De fandt også ud af, at tilføjelse af lidt jiggle i slutningen af ​​en omrøring skabte flere hvirvler og dermed mere blanding. Forskningsparret afslutter med at foreslå, at deres tilgang kunne bruges til at hjælpe med at optimere blandingen af ​​løsninger i specifikke applikationer for at øge effektiviteten og skabe mere berigede produkter. + Udforsk yderligere

Forskere undersøger blandingsfraktion i klassiske novaer

© 2022 Science X Network