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:

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Наушники Soundcore Space 2 09.03.2026

Современные пользователи все чаще ищут универсальные наушники, способные сочетать высокое качество звука, комфорт при длительном ношении и длительное время автономной работы. На выставке MWC 2026 компания Anker представила новую модель полноразмерных беспроводных наушников Soundcore Space 2, которая нацелена как на повседневное использование, так и на путешествия, предлагая обновленный дизайн и расширенные технические возможности по сравнению с предыдущей версией. Новинка получила более плавные линии чаш и легкий корпус весом 261 грамм, что обеспечивает комфорт даже при длительном прослушивании музыки. Для улучшения посадки и удобства производитель использовал мягкую пену с эффектом памяти, а эргономика наушников была протестирована на более чем 2000 профилях головы, что позволило достичь оптимального прилегания для большинства пользователей. Soundcore Space 2 будут доступны в трех цветовых вариантах: кремовый белый (Cream White), угольно-черный (Jet Black) и шалфейно-зеленый (Sa ...>>

Ритм сердца влияет на восприятие и чувства 08.03.2026

Связь между сердцем и мозгом выходит далеко за пределы привычного представления о том, что сердце просто качает кровь. Новые исследования показывают, что сердечный ритм способен прямо влиять на восприятие внешнего мира и на эмоциональное состояние человека, открывая уникальный диалог между физиологией и сознанием. Работа сердца делится на две основные фазы: систолу и диастолу. Во время систолы сердечная мышца сокращается и выталкивает кровь в сосуды, а при диастоле сердце расслабляется, позволяя крови вернуться внутрь. Хотя мозг не управляет каждой конкретной фазой сокращений, он регулирует частоту сердечных сокращений в зависимости от состояния организма: в стрессовой ситуации пульс учащается, а в спокойном состоянии снижается. Однако взаимодействие между сердцем и мозгом двустороннее: мозг реагирует на сигналы от сердца так же, как сердце откликается на команды мозга. Международная группа исследователей проанализировала мозговую активность в зависимости от сердечного цикла. Они ...>>

Молекулы ДНК как новые носители данных 08.03.2026

С ростом объемов цифровой информации ученые ищут новые методы хранения данных, способные сочетать высокую плотность, долговечность и энергоэффективность. Одним из самых перспективных направлений становится использование молекул ДНК - естественного носителя генетической информации, который способен сохранять данные в течение тысяч лет при подходящих условиях. Недавние исследования показывают, что ДНК может стать не только архивом, но и полноценным перезаписываемым носителем информации. Исследователи из Университета Миссури создали систему, позволяющую записывать, стирать и повторно записывать данные в молекулах ДНК. Ранее ДНК использовалась в основном для долговременного архивирования информации, что делало носитель одноразовым. Новый подход превращает молекулярный носитель в полноценный цифровой накопитель с возможностью редактирования содержимого. Принцип работы устройства основан на естественном "языке" ДНК: в отличие от обычных компьютеров, где данные кодируются последовательн ...>>

Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Освоение Луны требует решения множества задач, связанных с обеспечением жизнедеятельности и функционированием оборудования в условиях ограниченных ресурсов. Одной из ключевых проблем является доставка кислорода с Земли, что значительно увеличивает стоимость и сложность космических миссий. Новые технологии позволяют получать кислород непосредственно на поверхности Луны, открывая путь к автономным и долговременным экспедициям. В центре исследований NASA находится метод извлечения кислорода из лунного реголита - рыхлого слоя измельченных пород, покрывающего поверхность спутника. Реголит содержит значительное количество окислов, включая окись железа и диоксид кремния, которые являются потенциальным источником кислорода. По оценкам специалистов, до 40% массы реголита приходится на химически связанный кислород. Ключевым элементом технологии является электролиз расплавленного реголита. Процесс предполагает пропускание электрического тока через сильно нагретый материал, что приводит к вы ...>>

Случайная новость из Архива Полет пауков 17.03.2022 Так и не получив от природы крыльев, многие виды пауков вместо этого развили сверхъестественную способность подниматься в небо, используя несколько коротких нитей паутины, выпускаемых из задней части туловища. Как у них это получается? Чтобы летать, пауки могут использовать электрические поля. Этот механизм кажется фантастическим, но ученые подтвердили его возможность в теории Как именно работает этот метод полета беспозвоночных, никогда не было полностью ясно, хотя исторически биологи предполагали, что это, вероятно, как-то связано с вихрями нагревающегося воздуха вблизи поверхности Земли. Однако есть альтернативное объяснение этого явления, которое привлекает все больше внимания по мере накопления доказательств в свою поддержку. Вместо того чтобы подлетать на потоках воздуха, пауки могли бы взлетать в небо на электрических полях. Исследования, проведенные учеными из Бристольского университета, показали, что электрические поля, генерируемые погодными явлениями, достаточно сильны, чтобы оторвать от земли одну электростатически заряженную нить паутины и висящего на ней паука. Ученые создала математическую модель, описывающую электромагнитные взаимодействия вокруг нескольких свисающих нитей паутины. Это внесло в дискуссию новые важные детали. Модель вовсе не означает, что электрические заряды обязательно ответственны за явление полета пауков. Но работа действительно отвечает на множество вопросов о том, как работают физические законы в природе. Тот факт, что пауки могут немного увеличить заряд своей паутины, чтобы поймать добычу (и потенциально собрать загрязняющие вещества), уже некоторое время находится в центре внимания экспериментальных исследований. Но в эксперименте измерить заряд нити практически нереально при помощи современных технологий, поэтому в исследовании ученые ограничились математической моделью. Не исключено, что в будущем они смогут доказать ее и на практике.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026