Течностите създават много трудности за космическите пътешественици, но ново изследване би могло да помогне за разработването на по-интелигентен и по-ефективен контрол на флуидите в среда с нулева и ниска гравитация.
Резултатите на изследователски екип от Университета на Мисисипи, изучаващ как течните вълни се движат през бариери в среди с ниска гравитация, са публикувани в Physical Review Letters.
В условия на ниска гравитация като например на космическата станция при течностите доминиращо влияние върху тях има повърхностното напрежение.
Когато водата срещне частично потопена бариера – представете си листо в езеро – повърхностното напрежение на течността кара течността да се извива нагоре там, където се среща с бариерата - в този случай, листото.
Изследванията на изследователи от Университета на Мисисипи показват, че тази крива, наречена менискус, може да бъде манипулирана, за да се намали или увеличи количеството енергия, което преминава през тази бариера.
Ако извивката на менискуса е лека, през него преминава повече енергия. Но тъй като менискусът се извива по-стръмно, това намалява енергията, пренасяна от течността.
"Здравият ни разум ни казва, че една бариера трябва да блокира вълните, но тук открихме, че определени форми на менискуса могат да направят вълните да преминават по-лесно, обясняват от екипа на Университета на Мисисипи. "Достатъчна е малка промяна от 1,5 милиметра във формата на менискуса, но тя може да доведе до спад на пропускането от около 60% до само няколко процента. Малък менискус, огромно въздействие."
Космическите пътешественици използват течности за всякакви приложения: от системи за рециклиране на гориво и вода до системи за животоподдържане и охлаждане. Възможността за по-добър контрол на течността в тези системи може да ги направи по-ефективни и по-леки – ключов фактор за космическите пътувания.
Това са наистина малки ефекти в ежедневието, но могат да имат огромно въздействие в условия на микрогравитация.
За да проведат експеримента, изследователите са симулирали ниска гравитация, генерирайки малки, чести повърхностни вълни. След това поставят частична бариера по пътя на тези вълни и с помощта на акустика измерват движението на менискуса.
Чрез промяна на височината на бариерата и използване на повърхностно покритие, което я прави водопривличаща или водоотблъскваща, изследователите контролират менискуса и количеството енергия, преминаващо през бариерата.
Този експеримент дава възможност да се разгледат много фундаментални проблеми като един подобен проблем е динамиката на вълните и бариерите.
Способността да се контролира поведението на флуидите при ниска гравитация е от решаващо значение – независимо дали става въпрос за системи за рециклиране на вода или за резервоари за гориво – защото не може да се разчита на гравитацията за разделяне на течности и газове.
Приложенията биха могли да се окажат полезни и в наземното производство и биомедицинското инженерство, където микрофлуидните устройства преместват течности през канали с ширина от порядъка на милиметри. Тези устройства варират от принтери до чипове.
Това е първият експеримент, изучаващ това поведение във флуид, но той отваря вратата към нови явления и нова физика, показвайки нов начин за контрол на флуидите за първи път.
Справка: Zhengwu Wang et al, Meniscus-Driven Modulation of Surface Wave Transmission across a Barrier, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/qb1x-qv6x. On arXiv : DOI: 10.48550/arxiv.2504.11597
Tiny waves, big impact: Study finds new way to control fluid in space , Clara Turnage, University of Mississippi
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Peter Petrov
След многократни експлозии нов тест за мегаракетата на Мъск
поп Дръвчо
Гледайте за първи път на живо как новооткритият "междузвезден посетител" 3I/ATLAS се устремява към нас
Bai Tanas
Как е миришел Древният Рим? Честно казано - ужасно!
Прост Човек
Стъклените бутилки съдържат 5 до 50 пъти повече микропластмаси от пластмасовите бутилки