Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, #SEAS) разработали новый способ моделирования десятков тысяч пузырьков в пенистых потоках, преодолев вычислительную сложность этого давнего процесса.

Вместо того чтобы "окрашивать" каждый отдельный пузырек, исследователи разбили пену на сетку, каждая ячейка которой содержит не более четырех пузырьков. Каждый пузырек внутри ячейки окрашен в желтый, зеленый, синий или красный цвет.

"Если у меня есть четыре части пузырьков внутри ячейки, то оставшаяся часть пузырьков должна находиться в соседних ячейках", - сказал Петр Карнаков, аспирант SEAS и первый автор статьи. "Мы разработали алгоритм, который может проникать в другие ячейки и находить оставшиеся части пузырька, сопоставляя зеленый с зеленым, синий с синим и т.д. Таким образом, вместо того, чтобы использовать миллионы цветов, вам нужно всего четыре".

Эта возможность позволяет проводить прогнозные моделирования в масштабах от микрофлюидики до разрушающихся волн. "Наш новый подход позволяет проводить масштабные прогнозные моделирования потоков с множеством интерфейсов," - говорит Сергей Литвинов, постдокторант ETH Zurich.

Далее исследователи намерены сотрудничать с экспериментаторами и промышленными партнерами, чтобы увидеть, как этот метод может быть применен в медицине и пищевой промышленности, а также для безмембранного электролиза в энергетике.

Исследование финансировалось Швейцарским национальным научным фондом в рамках гранта CRSII5_17386.

Авторы предоставляют эталонную реализацию как часть программного обеспечения с открытым исходным кодом #Aphros (https://github.com/cselab/aphros). Научная статья тут: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm0590

#CFD #opensource https://www.youtube.com/watch?v=PPBw4e5JXUI