A medida que un avión de combate asciende rápidamente y acelera hacia adelante, un boom sónico reverbera a través de la superficie del avión y a través de las ondas de sonido circundantes. En el mejor de los casos, es una contaminación acústica desagradable. En el peor de los casos, puede dañar la superficie del avión. Disipando este choqueWave presenta un desafío difícil ya que los métodos tradicionales tienden a ofrecer eficiencia o precisión, pero no ambos.
Ahora los investigadores de la Universidad Nacional de Yokohama en Japón han desarrollado un sensor de choque unificado para disipar rápida y exactamente las ondas de choque dañinas. Publicaron sus resultados el 4 de julio en el Revista de Física Computacional .
"Existe una creciente necesidad de un método de detección de golpes simple y preciso en la dinámica de fluidos computacional", dijo Keiichi Kitamura, profesor asociado de ingeniería en la Universidad Nacional de Yokohama en Japón. Pero los científicos no quieren eliminar por completo los choquesno todos los golpes son malos, después de todo. Cuando se aplica correctamente, una onda de choque puede fluir a través de los cálculos renales y desintegrar las rocas calcificadas para que sean más fáciles de pasar por una persona. Ese proceso requiere una precisión significativamente mayor para evitar dañar el tejido sano, peropuede llevar mucho tiempo
"El choque se ha aplicado al campo de la medicina a través de la litotricia extracorpórea por ondas de choque", dijo Kitamura. "Es uno de los tratamientos más comunes para los cálculos renales en los Estados Unidos de América. Pero la mayoría de los métodos convencionales a prueba de golpes están diseñadospara satisfacer solo la precisión o eficiencia "
"En todos los casos, es de gran importancia identificar la ubicación exacta de la onda de choque rápidamente", dijo Kitamura.
En el nuevo estudio, los investigadores combinaron un método de procesamiento de imágenes con una teoría sobre las condiciones esperadas en la física del flujo compresible, cuando el flujo del fluido tiene efectos compresibles, como la creación de una onda de choque cuando el fluido se mueve más rápido que la velocidad del sonido.Esta velocidad es la responsable del choque.
Los investigadores alteraron el método de procesamiento de imágenes para buscar presión en lugar de cambios discontinuos de brillo en las imágenes digitales. Esto les permite ver rápidamente la onda de choque. Al combinar la imagen visualizada del choque con la teoría de cómo debería saltar la presiónDurante el choque, los investigadores pueden predecir con precisión cómo se comportará una onda de choque específica. El método de proceso de imagen es lo que Kitamura llama "computacionalmente barato", ya que se enfoca en los contornos de la mayor presión, en lugar de intentar dar cuenta de toda la presión variable.en la imagen
Los investigadores también compararon su método con los sensores tradicionales para evaluar la eficiencia y la precisión: el sensor Kanamori-Suzuki y el sensor Ducros. El Kanamori-Suzuki utiliza la teoría de las características del flujo para detectar el choque y es conocido por su precisión.Ducros es ampliamente utilizado y conocido por su eficiencia económica.
"En nuestros ejemplos, confirmamos que nuestro método es tan preciso en el método Kanamori-Suzuki y tan barato como el sensor Ducros", dijo Kitamura.
Actualmente, el método se limita a las cuadrículas de celdas cuadradas, que es lo que usa el software de imágenes. A continuación, el equipo planea expandir su método para aplicarlo a una amplia gama de cuadrículas de estructura diferente. Esto podría aplicarse a una variedad detecnologías, incluidas mejoras en la forma en que un chorro disipa el choque.
"A medida que avanza esta investigación, la capacidad de captura de impactos se volverá más eficiente, lo que conducirá a reducciones drásticas de costos en el desarrollo de vehículos de aeronaves y la búsqueda de desarrollos espaciales", dijo Kitamura.
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Materiales proporcionados por Universidad Nacional de Yokohama . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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