Masz na myśli moją pracę naukową? Hm, zajmuję się matematycznym modelowaniem przepływów dwufazowych, to dział komputerowej mechaniki płynów (CFD).
Przepływ dwufazowy to przepływ cieczy, która składa się z dwóch składników (jeśli jest ich więcej, przepływ zwiemy wielofazowym) - na przykład wody i powietrza. Powietrze z punktu widzenia fizyki też jest płynem. A zatem, na przykład ruch cieczy w puszce coli, gdzie występują bąbelki CO
2 nadaje się jako przykład.
Inny przykład - rozpylanie cieczy w powietrzu, na przykład wtrysk paliwa do silnika Diesla.
Ruch cieczy, w ogólności, opisuje się w fizyce równaniami Naviera-Stokesa (
link ). Jest to układ równań różniczkowych cząstkowych. Niestety, nie potrafimy rozwiązać tego równania "analitycznie", jak to się mówi w matematyce - czyli podać w postaci f(x)=... wzoru funkcji, która byłaby rozwiązaniem tego równania. Owszem, można to równanie rozwiązać analitycznie w wielu specjalnych przypadkach, na przykład gdy ciecz ma pewne wyidealizowanie własności. Albo, gdy rozpatrujemy przepływ dwuwymiarowy (płaski).
Niestety w 3D sprawa jest bardzo skomplikowana.
W związku z tym, wziąwszy pod uwagę, że rozwiązania takiego równania mimo, iż nie są znane, są potrzebne w zastosowaniach inżynierskich (które obejmują 90% wszystkich procesów przemysłowych - jak już powiedziałem, spalanie w silnikach (ruch cieczy w cylindrach), ruch pojazdrów (opływ samochodów/promów/samolotów przez ciecz...) itp.), szuka się
przybliżonych rozwiązań. Nie jest to sprawa specjalnie skomplikowana -przynajmniej z matematycznego punktu widzenia - zajmuje się tym dział matematyki (stosowanej) zwany metodami numerycznymi.
A zatem - aby tworzyć potrzebne w życiu symulacje dotyczące przepływów, rozwiązujemy w sposób przybliżony, używając komputerów, równania ruchu cieczy przy pewnych warunkach brzegowo-początkowych. Przepływy, które badamy, mogą być jednofazowe: na przykład prom opływany przez powietrze, które uznajemy za jednoskładnikową ciecz. Mogą być też dwu-składnikowe, na przykład ruch powierzchni oceanu, gdzie mamy do czynienia z jedną fazą - wodą, i drugą - powietrzem. Albo unoszenie cząsteczek mułu przez rzekę - tu mamy jeszcze więcej faz.
Dlaczego istnienie wielu 'faz' w cieczy jest istotne dla jej ruchu? Otóz fazy różnią się fizycznymi własnościami. Na przykład gdy badamy ruch kropelek cieczy wystrzelanych z pojemnika aerozolu, mamy do czynienia z dwoma fazami: płynem ciekłym - np. benzyną, i płynem gazowym, np. powietrzem. Ciecz jest tu 850 razy gęstsza od powietrza. A ponieważ w równaniach Naviera - Stokesa bierze się pod uwagę gęstość, to na granicy (powierzchni) kropli występuje
skok gęstości. Jest to olbrzymie utrudnienie w próbach znalezienia rozwiązania równań. Nawet wtedy, gdy szukamy tylko rozwiązania przybliżonego metodami numerycznymi. Trzeba także wziąć pod uwagę niektóre inne własności cieczy, jak powstające na powierzchni kropel napięcie powierzchniowe, które jest bardzo ważne dla wielu procesów. I właśnie takimi sytuacjami, przepływami dwufazowymi, zajmuję się ja. Pewnymi bardzo konkretnymi przypadkami, ma się rozumieć, ale to już szczegóły.
Mam nadzieję, że conieco wytłumaczyłem
Niestety nie mogę podać więcej szczegółów, nie jestem też w stanie dokładnie podać jaki jest temat mojego doktoratu, gdyż po pierwsze jeszcze nieco musiałbym tu po-popularyzować (kilka ekranów :|) o po drugie wszyscy by usnęli.
Tu widzisz przykładowy wynik przeprowadzanych przeze mnie symulacji. Wyrenderowane przy pomocy programu Blender.
Pozdrówka
