Симуляции жидкостей и углеродное хранение

02.08.2025

Современная наука активно ищет эффективные методы улавливания и хранения углекислого газа, чтобы снизить темпы глобального потепления. Одним из перспективных направлений является закачка CO2 в подземные пористые породы. Однако поведение жидкостей в таких условиях остается сложно прогнозируемым, особенно когда они обладают разной вязкостью. Исследователи с Тайваня предложили необычный, но многообещающий способ улучшения этого процесса - через моделирование сложных жидкостных взаимодействий.

Группа ученых под руководством Чи-Чиана Чоу и Чин-Яо Чена сосредоточила внимание на межфазной динамике, известной как нестабильность Сафмана-Тейлора. Это явление возникает, когда более вязкая жидкость вытесняется менее вязкой, что приводит к формированию характерных вытянутых структур, напоминающих пальцы. Эти образования могут существенно повлиять на то, как жидкости проникают в пористые материалы, включая подземные геологические пласты.

Чтобы изучить этот процесс, тайваньские ученые использовали усовершенствованную модель Кана-Гиллиарда-Геле-Шоу. Она позволила смоделировать поведение жидкостей в замкнутом объеме с высокой степенью детализации. Особенно интересными оказались результаты симуляций, в которых чередование вязких и менее вязких жидкостей происходило с четкой ритмичностью. Это вызвало появление концентрических узоров, похожих на красочные фейерверки, где каждый следующий "пальцеобразный" всплеск повторял форму предыдущего.

Такой "контролируемый хаос" оказался не просто визуально впечатляющим. Он продемонстрировал, что при точной настройке ритма впрыска можно предсказуемо управлять формой и количеством образующихся структур. Это открывает путь к более надежному прогнозированию и управлению процессом закачки CO2 в подземные породы, где важна максимальная стабильность и эффективность.

Одной из главных трудностей при хранении углекислого газа является его слабая смешиваемость с водой, присутствующей в породах. Нестабильные взаимодействия на границах жидкостей могут привести к утечкам или неравномерному распределению газа. Новая симуляция показывает, что чередование различных жидкостей помогает создавать слоистые структуры, препятствующие таким рискам.

Для расчетов команда использовала передовые численные методы - в частности, метод Рунге-Кутта третьего порядка и компактные схемы конечных разностей. Эти подходы обеспечили высокую точность в описании движения и взаимодействия жидкостей. Кроме того, результаты симуляции были подтверждены лабораторными наблюдениями, что придает разработанной модели дополнительную достоверность.

<< Назад: Пылесос-швабра Haier RHXG-H1 02.08.2025

>> Вперед: Сверхкарликовый рис для астронавтов 01.08.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива От глобального потепления первой пострадает Азия 27.09.2012 Согласно данным исследования, опубликованного британским центром Centre for Low Carbon Futures, глобальное потепление начнет негативно влиять на продовольственную безопасность планеты уже в течение ближайших 10 лет. Ученые пришли к выводу, что через 10 лет на значительной части Азии серьезно возрастет риск тяжелых засух, которые неизбежно повлияют на региональный и, возможно, на глобальный рынки продовольственной безопасности. В исследовании, проведенном специалистами из Университета Лидса, названы страны, которые в скором времени подвернутся наибольшему негативному влиянию глобального потепления. Китай, Пакистан и Турция, больше всех пострадают от засух, что крайне негативно скажется на этих крупнейших производителях пшеницы и кукурузы. Ученые призывают политиков обратить внимание на адаптацию к изменению климата и предотвратить надвигающийся продовольственный кризис. К сожалению, опасения ученых не беспочвенны. В среднем, в странах Азии засушливые периоды станут длиннее более чем на 3 месяца, то есть дефицит влаги будет в 2 раза большим, чем в период с 1990 по 2005 годы. Это вызывает серьезную обеспокоенность, поскольку в Китае и Индии большое количество населения. Исследование основано на прогнозах изменения климата, созданных 12 ведущими центрами по моделированию климата. Ученые обнаружили четкие сигналы о серьезных изменениях климата уже в течение ближайших 10 лет. Таким образом, глобальное потепление может уже через 10-15 лет поставить под угрозу не только экономический рост в странах Азии, но и вызвать масштабные гуманитарные катастрофы. Для решения этой проблемы необходимы немедленные действия по оптимизации использования водных ресурсов и повышению урожайности в условиях недостатки влаги.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026