Perydynamika

W 1978 roku oszacowano, że roczny koszt zniszczeń spowodowanych pękaniem materiału wynosił około 119 miliardów dolarów (około 4% ówczesnego amerykańskiego PKB). Nie znalazłem informacji jakiego rzędu są to straty na dzień dzisiejszy, ale podejrzewam, że są o wiele mniejsze. Głównie ze względu na fakt, że mechnika pękania jako dyscyplina naukowa ciągle się rozwija. Jedną z nowszych jej gałęzi jest perydynamika, którą opisał po raz pierwszy Stewart Silling z Sandia Laboratories w 2000 roku. Perydynamika wykorzystuje równania całkowe do modelowania rozwoju pęknięcia, a nie równania różniczkowe cząstkowe jak ma to miejsce w klasycznych metodach. Można powiedzieć, że różnica jest podobna jak między silnym i słabym sformułowaniem w Metodzie Elementów Skończonych. Dzięki takiemu zabiegowi można uchwycić propagację wielu pęknięć jednocześnie, a algorytm numeryczny jest o wiele bardziej stabilny.
Dorzucam porównanie symulacji z eksperymentem (źródło) oraz interesujący wykład na youtubie wyjaśniający podstawy perydynamiki (w sumie to polecam cały kanał Not Real Engineering).

Podsumowanie wpisu dla studentów

W zeszłym tygodniu wrzuciłem na mój blog wpis pod tytułem 10 rzeczy, które chciałbym wiedzieć będąc studentem. Szczerze mówiąc w najśmielszych snach nie sądziłem, że oglądnie go prawie 10 tysięcy użytkowników. Post jest dość przydługawy, dlatego cieszę się jeszcze bardziej z faktu, że sporo ludzi spędziło prawie minutę nad tym by go przeczytać. Jest to o tyle ciekawe, że sam przyznaje się bez bicia, że rzadko zdarza mi się przeczytać całe teksty. Dzięki!

students analytics SIMNEWS

Najbardziej wiarygodny post-processing

Pracując w symulacjach często słyszę coś w stylu… no dobrze, potrafisz stworzyć te wszystkie kolorowe animacje, ale jak to się ma do rzeczywistości? Czy symulacje są dokładne? Moja odpowiedź prawie zawsze jest dość wymijająca, bo dokładność symulacji zależy przede wszystkim od jakości danych, do których mam dostęp. Jednak ogólnie rzecz biorąc odpowiedź brzmi – tak! Mądrze stworzone modele numeryczne dają zadziwiająco dobre wyniki. Mimo, że stosujemy pewne uproszczenia, świadomie przymykamy oko na pewne rzeczy to i tak finalnie potrafimy odwzorować rzeczywistość. Czasem nawet zdarza się tak, że to rzeczywistość daje nam namiastkę tego co widzimy w symulacjach. Taka rzecz miała miejsce w tym wideo z helikoptera. Natura nie przestaje zadziwiać 🙂 Dla porównania wrzuciłem wyniki z symulacji wykonanej w WAKE3D.

Niewątpliwą zaletą posiadania grupy na facebooku jest to, że zawsze dowiem się czegoś ciekawego. W kontekście tego konkretnego wpisu mogłem się dowiedzieć czegoś więcej na temat sposobu w jaki powstają takie wiry. Cytując Janka Muchowskiego – są to wiry końcówkowe/wierzchołkowe związane z powstawaniem siły nośnej na płacie o skończonym wydłużeniu, a przykładem takiego płata jest niewątpliwie łopata wirnika. Kiedy ciśnienie w wirze spadnie poniżej ciśnienia nasycenia pary wodnej w powietrzu możemy obserwować właśnie takie efektowne “wizualizacje” wirów.

Tańczące krople

Jest coś hipnotyzującego w sposobie w jaki krople wody odbijają się od płaskich powierzchni. Doskonale widać to na załączonym filmiku (źródło). Po odbiciu krople zdają się tańczyć i przybierać przeróżne kształty dzięki drobnym wyżłobieniom na hydrofobowej powierzchni. Przypomina mi to kadry z filmu Flubber, choć nie wiem czy ktoś go jeszcze pamięta…

Samo zachowanie kropli jest w rzeczy samej fascynujące, ale to z pewnością nie jedyny powód, dla którego przeprowadza się takie badania. Zachowanie drobin cieczy ma wpływ na wydajność wielu urządzeń. Można tu wymienić drukarki atramentowe, urządzenia chłodzące, w których dochodzi do skroplenia pary wodnej czy chociażby silnik spalinowy z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Jednak przypadek powierzchni hydrofobowej jest dość szczególnym przypadkiem. Taka powierzchnia zdaje się z całych sił unikać kontaktu z cieczą (zachowanie wody na liściach lotosu jest idealnym przykładem tego zjawiska). Badania nad zachowaniem kropli odbitej od takiej powierzchni pozwalają nie tylko lepiej zrozumieć mechanikę płynów, ale także całe zjawisko hydrofobii. To z kolei przekłada się na opracowanie nowych technologii takich jak samoczyszczące się powierzchnie czy okulary, na których nigdy nie zbiera się para.
Na zakończenie tego krótkiego wpisu wrzucam zdjęcie porównujące eksperyment rzeczywisty z symulacją komputerową. Autorowi udało się odwzorować nawet najmniejszy szczegół w postaci pęcherzyka powietrza… czapki z głów! Tutaj jeszcze można zobaczyć pełne wideo.

droplet SIMNEWS