Новые математические модели описывают сложную эволюцию пузырьков.

Нет, наверное, никого, кто никогда в жизни не zachwycałby красотой мыльных пузырей пузырей. Переливающегося цветами радуги, рвущиеся наружу сферы, которые могут жить даже несколько минут, а затем в мгновение ока исчезнуть, развлекают как детей, так и взрослых.

Интригуют также физиков и математиков, которые на протяжении веков пытаются понять и предвидеть свойства пузырей на элементарном уровне. С математической точки зрения особый интерес представляют структуры, построенные из нескольких соединенных друг с другом пузырей, которые должны соответствовать несколько геометрических правил, например, соблюдать определенные углы между соприкасающимися поверхностями. В сущности, они создают вид компьютера, потому что постоянно меняя форму, постоянно решают проблему оптимизации, основанный на минимизации поверхности пузырьков.

Последний компьютерную модель, которая описывает поведение множества пузырьков, т. е. пены, может помочь исследователям лучше понять физики таких систем, что, в свою очередь, может привести, в частности, более эффективными средствами gaśniczymi и более совершенными kaskami и дорожкам.

Новая модель, которую разработали двое математиков из Калифорнийского Университета в Беркли, выделяет в эволюции пены три независимых этапа. Изначально пена меняет свою структуру физиология до момента, когда пузыри под влиянием поверхностного натяжения и движения воздуха не достигнет стабильной конфигурации. Затем жидкость перетекает из тоненьких мембран, называемых ламелями, которые включают в себя отдельные пузырьки, до того момента, когда одна из этих ламелей становится слишком слабой, чтобы поддерживать свой фолликул. Наконец, на третьем этапе, pocienione ребра лопаются, пузыри распадаются, осаждая пену из состояния равновесия, и весь процесс начинается с начала. Результаты этих исследований были описаны в Научной с 10 мая т. г.

Каждый из трех этапов эволюции пены происходит в другом масштабе времени и пространства. Микроскопическое сужение ламелей довольно свободные, бывает, что длится даже несколько сотен секунд, — объясняет один из авторов работы Джеймс Sethian, профессор математики в Университете Калифорнии в Беркли. В свою очередь, разрыв ламелей „происходит со скоростью нескольких сотен метров в секунду”, — добавляет он. Одной из основных трудностей в имитации динамики пена оценки ключевых параметров, без траты времени на менее важные детали.

Решение, которое предложил Sethian и второй из авторов, Роберт Saye, заключается в независимой обработке процессов в разных масштабах – максимального увеличения для микроскопических явлений и его снижения в ходе анализа медленных макроскопических процессов. „Их можно анализировать отдельно, а затем объединить полученные результаты”, – объясняет Денис Weaire, физик из Тринити-Колледжа в Дублине. Конечные результаты каждого этапа моделирования используются для описания петли обратной связи в следующем этапе – makroskopowy движение пузырьков в пене влияет на транспорт жидкости из ламелей, что вызывает повторное перемещение пузырьков. Однако моделирование каждого из этих процессов проводятся отдельно. „Это очень отличается от методов, которые мы пробовали ранее”, – объясняет Weaire.

Относительно статические пены, например, такой, как на пиве, широко изучаются, говорит Weaire. И добавляет, что довольно мало результатов относится к потоки пены. Авторы изданной более 10 лет назад монографии The Physics of Foams, среди которых был Weaire, убеждали о необходимости исследования в области динамики. Новая работа-это шаг в этом направлении первый шаг”, потому что, как он признает, что модель имеет определенные слабые места, например, ограничивается только так называемой pian сухих, с относительно малым содержанием жидкости.