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:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

AirPods Pro с инфракрасными камерами 27.11.2025

Apple традиционно играет роль новатора, поэтому ожидания от следующего поколения AirPods Pro особенно высоки. Новая модель, над которой компания уже активно работает, должна не просто улучшить звук, но и расширить способы взаимодействия человека с цифровой средой. Одним из наиболее заметных нововведений станет появление чипа Apple H3. Сегодняшние AirPods Pro используют поколение H2, обеспечивающее высокую скорость обработки звука, однако переход к H3 обещает еще более точное шумоподавление и сокращение задержки при беспроводной передаче аудио. По данным источников, новая архитектура улучшит энергоэффективность, а также позволит чипу глубже интегрироваться с устройствами экосистемы Apple. Особенно это касается гарнитуры Vision Pro, которая получит более синхронную работу с будущими наушниками. Не менее интригующей выглядит вторая инновация - миниатюрные инфракрасные камеры, встроенные непосредственно в корпус AirPods. Специалисты предполагают, что эти сенсоры смогут фиксировать дв ...>>

ИИ нужно воспринимать как пользователя 26.11.2025

Искусственный интеллект постепенно перестает быть скрытым компонентом программных решений и выходит на передний план. Сегодня алгоритмы не просто помогают обрабатывать данные, но и активно участвуют в рабочих процессах, принимают решения, взаимодействуют с корпоративными сервисами и получают доступ к критически важной инфраструктуре. Такое расширение их возможностей заставляет специалистов по безопасности переосмыслить, что именно означает присутствие ИИ в цифровой среде. Президент по продуктам и технологиям Okta Рик Смит подчеркивает, что воспринимать ИИ исключительно как технологическую надстройку уже невозможно. По его словам, компании обязаны учитывать, что искусственные агенты становятся участниками процессов наравне с живыми сотрудниками, а значит, требуют аналогичных мер защиты. Он формулирует это предельно прямо: "Мы должны защищать клиентов не только от людей, но и от ИИ-агентов - относиться к ним как к пользователям". Однако многие организации продолжают рассматривать И ...>>

Случайная новость из Архива Производство водорода в открытом море 05.06.2022 Германия планирует инвестировать в исследования возможности производства водорода в открытом море. В исследования водородных технологий при производстве электроэнергии на морских ВЭС в течение четырех лет планируется вложить 2 млрд евро. Для реализации своего плана Германия собирается усилить сотрудничество с Австралией. "Замысел в том, чтобы всего через несколько лет судна транспортировали бы зеленый водород, получаемый при помощи солнечной и ветровой энергии, из Австралии в Германию", - заявила министр образования и научных исследований Германии Беттина Штарк-Ватцингер. По данным Министерства промышленности, науки и технологий этой страны, общий объем правительственных инвестиций в развитие водородной индустрии за последние три года превысил 1,5 млрд австралийских долларов ($1,1 млрд).

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025