В России наблюдали аномальное поведение жидких металлов
Ученые выявили новый механизм потери устойчивости течений жидких металлов. Рассказываем, как это открытие меняет подход к созданию цифровых двойников для АЭС и металлургии.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Сотрудники Института механики сплошных сред УрО РАН вместе с зарубежными коллегами обнаружили ранее неизвестный механизм потери устойчивости течений жидких металлов. Как оказалось, даже в классической задаче магнитной гидродинамики, изученной почти 100 лет назад, есть место для принципиально нового результата. Игнорирование этого эффекта при создании цифровых двойников может приводить к колоссальным ошибкам в расчетах — в десятки и сотни раз, говорится на сайте Российской академии наук.
Исследование посвящено магнитной гидродинамике (МГД) — науке о движении проводящих жидкостей в магнитном поле. Основой этой дисциплины служит классическая задача Гартмана, описывающая течение жидкости между двумя пластинами в перпендикулярном магнитном поле. Датский физик Юлиус Гартман решил ее еще в начале XX века, и с тех пор она считалась эталонной и полностью изученной.
Однако современные технологии, такие как проектирование атомных электростанций и металлургических агрегатов, требуют создания «цифровых двойников» — точных компьютерных моделей. При их построении ученые часто допускают упрощение, считая свойства жидкости однородными по всему объему.
Российские и зарубежные ученые задались вопросом: что произойдет, если это допущение неверно? Например, если одна стенка канала горячая, а другая — холодная. В этом случае физические свойства металла начинают меняться от точки к точке, и упрощенная модель перестает быть точной. Специалисты обобщили классическую задачу Гартмана именно на такой случай. Их расчеты показали, что неравномерность свойств приводит не только к изменению профиля потока, но и к возникновению нового механизма потери устойчивости. Оказалось, что течение становится хаотичным при скоростях, более чем в 100 раз меньших, чем предсказывала классическая модель.
Открытие имеет огромное практическое значение. Ошибки в моделировании могут привести к неверному проектированию систем охлаждения ядерных реакторов, где в качестве теплоносителя используется жидкий натрий, или металлургического оборудования. По словам авторов исследования, это означает, что цифровой двойник не воспроизводит нужные свойства реальной системы. В дальнейшем ученые планируют изучить влияние выявленного эффекта на процессы в реальных технологических устройствах, включая перспективные конструкции термоядерных реакторов.
Ранее ученые превратили шелк в инновационный материал для сетей 6G. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
российские ученыеХимияФизикаПоделиться
