Метаматериалы научили «выключать» следы объектов в воде

Метаматериалы научили «выключать» следы объектов в воде

Физики разработали оболочку, которая за счет магнитогидродинамических эффектов позволяет полностью подавлять все возмущения потока воды вокруг движущихся объектов. В работе, опубликованной в Physical Review E, ученые также предложили способ создания такого устройства, которое может оказаться полезным для кораблей и самолетов.

Для снижения гидродинамического сопротивления вокруг движущегося объекта обычно пытаются создать воздушную прослойку. Если кроме снижения сопротивления необходимо не нарушить ламинарность потока и подавить возмущения жидкости (то есть сделать так, чтобы движущееся тело не оставляло после себя никакого следа, например, в целях маскировки), требуется немного другой механизм. Движущееся тело за счет дополнительных сил разгоняет тонкий слой жидкости вокруг себя, приравнивая ускорение жидкости к ускорению самого тела. Однако изначальная концепция работы такого устройства, основанная на сложной системе насосов, оказалась довольно сложной для практической реализации.

Дин Калвер (Dean Culver) и Ярослав Уржумов (Yaroslav Urzhumov) из Университета Дьюка в США предложили вместо чисто гидродинамического механизма использовать для воздействия на насыщенную ионами жидкость электромагнитные поля. С помощью численного моделирования ученые рассмотрели движение в проводящей жидкости цилиндра, покрытого дополнительным магнитогидродинамическим слоем. Этот слой состоял из массива отдельных элементов, которые за счет силы Лоренца оказывали воздействие на заряженные частицы в жидкости и таким образом придавали ей дополнительное ускорение.

При довольно небольших скоростях удается полностью погасить возмущения, так что за пределами внешнего магнитогидродинамического слоя возмущения абсолютно незаметны. Кроме того, поток вокруг тела становится полностью ламинарным, и все турбулентности тоже подавляются. При больших скоростях, некоторые возмущения распространяются вокруг тела на небольшое расстояние, но при этом при изменении скорости для подавления возмущений не нужно перестраивать конфигурацию системы: одна и та же конфигурация работает в широком диапазоне скоростей, если скорость достаточно большая.

Для того, чтобы снизить гидродинамическое сопротивление объектов обычно стараются снизить долю контакта самого движущегося объекта с жидкостью. Одним из способов сделать это — создание вокруг объекта прослойки газа. На этом принципе основано, например, действие кавитатора в головной части торпед или патронов для подводной стрельбы. Подобный механизм используют и объекты с супергидрофобным покрытием на поверхности. Однако в любом из этих случаев движущееся тело не позволяет избавиться от возмущения потока жидкости или газа вокруг себя.

Александр Дубов


N+1

Похожие новости:
Физики остановили видимый свет
Группа исследователей из Нидерландов и США получила метаматериал, в котором фазовая скорость света близка к нулю, а коэффициент преломления становится отрицательным. Ученые утверждают, что их разработка стала первым трехмерным метаматериалом, который демонстрирует подобные свойства для видимого света. Подробности приведены ..
2013-10-15 2099 1 Научные открытия
0
Новая "шапка-невидимка" впервые спрятала трёхмерный объект
Физики впервые спрятали объёмный объект от глаз наблюдателя со всех сторон. И хотя пока "подопытный" цилиндр стал невидимым лишь в микроволновом диапазоне, достижение можно назвать прорывом в области метаматериалов, получивших негласное название "шапок-невидимок". Ранее учёным удавалось ..
2012-01-27 1629 0 Научные открытия
0
Прибор на МКС зафиксировал позитронные следы темной материи
Нобелевский лауреат Сэмуэль Тинг на пресс-конференции в Женеве озвучил первые результаты эксперимента по поиску темной материи, которые проводились на МКС при помощи магнитного альфа-спектрометра «AMS-02». Кратко они изложены в пресс-релизе на сайте ЦЕРНа. По словам Тинга, ученым удалось зафиксировать ..
2013-04-4 1686 0 Научные открытия
0
Астрофизики построили рекордно точную вселенскую «линейку»
Астрофизики, участвующие в проекте BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, Спектроскопический обзор барионных осцилляций) составили трехмерную карту ближайшей Вселенной с рекордной точностью. Ошибка определения расстояний в ней составляет не более одного процента. Работа выложена в виде препринта ..
2014-01-09 1591 3 Научные открытия
0
Ученые запустили проект "Охотники на Хиггса"
Американские ученые запустили проект «Охотники на Хиггса» (Higgs Hunters), в рамках которого любой желающий может рассматривать изображения, записанные на Большом адроном коллайдере (БАК), и находить ранее неизвестные элементарные частицы. О проекте сообщается в пресс-релизе Нью-Йоркского университета. «Теперь, ..
2014-11-30 1595 0 Научные открытия
-1
Кольцевые РНК оказались молекулами-губками
Ученые установили, что недавно открытые кольцевые молекулы РНК способны активировать работу генов, связывая соответствующие ингибиторные микро-РНК. Две работы независимых групп исследователей появились в журнале Nature, там же можно прочитать редакционную статью, посвященную открытию и новостную заметку. Группа под руководством ..
2013-03-2 1249 0 Научные открытия
0
Новые факты восприятия визуальной информации
Вы когда-нибудь задумывались о том, как мозг человека, который постоянно бомбардируют миллионы единиц визуальной информации, фильтрует то, что совершенно неважно, и концентрирует внимание на том, что более полезно? Этот процесс известен под термином селективное внимание и ученые уже давно пытаются понять, как именно ..
2012-07-26 1819 0 Научные открытия
0
Исследователи научили парализованных крыс ходить
Швейцарские ученые смогли научить парализованных крыс с повреждениями спинного мозга ходить и бегать в результате исследования, которое, вероятно, поможет и людям c подобными травмами. Грегуар Куртин (Gregoire Courtine) со своей командой из швейцарского Федерального технологического института в Лозанне (Ecole ..
2012-06-2 1420 0 Научные открытия
0
Химики продемонстрировали кандидата в предшественники РНК
Ученые обнаружили способность циануроновой кислоты и соединенийтриаминопиримидина образовывать нековалентные полимерные комплексы, которые могли быть предшественниками РНК в ходе добиологической эволюции. Работа опубликована в журнале Journal of the American Chemical Society, а ее краткое содержание приводит ScienceNow. Оба исследованных вещества ..
2013-02-13 1093 0 Научные открытия
0
Новые исследования заявляют об отсутствии тёмной материи
Астрономы из Боннского университета (Германия) обнаружили огромную структуру из галактических спутников и скопления звёзд, окружающих нашу Галактику, протяжённость которых составляет несколько миллионов световых лет, сообщает «WordScience.org». Данная работа ставит под сомнение существование тёмной материи, ..
2012-04-27 1694 0 Научные открытия
0
В озере Восток нашли бактерии с Камчатки
Во пробе льда из уникального антарктического водоема обнаружились следы микроорганизмов из термальных источников полуострова. «10 января получен первый керн из прозрачного озерного льда...» - сообщил сайт Арктического и антарктического научно-исследовательского института Росгидромета (ААНИИ). Это уже вторая порция льда ..
2013-01-11 1553 0 Научные открытия
0
На борту МКС обнаружили следы темной материи
Магнитный альфа спектрометр AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer), доставленный на Международную космическую станцию 19 мая 2011 г. в ходе миссии шаттла Endeavour STS-134,1 вслед за российско-итальянским проектом PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) обнаружил аномальный избыток ..
2013-05-18 1381 0 Научные открытия
0
Учёные  создали первый в России ускорительный масс-спектрометр
Первый в России ускорительный масс-спектрометр (АМС), созданный Институтом ядерной физики им.Г.И.Будкера  СО РАН, прошёл тестовые испытания. С его помощью учёные смогут точнее определять возраст геологических и археологических находок, при этом для анализа им будет достаточно нескольких миллиграмм вещества. АМС-спектрометр ..
2012-03-14 1315 0 Научные открытия
0
Трудности с Наукой: о лабораторном модуле
Противоречивая информация поступает из разных источников относительно сроков запуска многоцелевого лабораторного модуля «Наука», который должен пополнить состав Международной космической станции (МКС), сообщает «The_Anonymous». По одним данным из открытых источников, этот космический аппарат должен ..
2012-04-24 1619 0 Научные открытия
0
Учёные совершили невероятный прорыв в исследовании ДНК
Учёными разработан новый перспективный метод, продвигающий персонализированную медицину, сообщает «LightNews». Совсем недавно учёный Йохан Хоффманн, доктор Гюнтер Рот и профессор Роланд Ценгерле из «Department of Microsystems Engineering» (IMTEK) при «Университете Фрайбурга» (University of Freiburg) смогли одновременно скопировать ..
2012-08-11 1562 0 Научные открытия
0