Обледенение снизило турбулентность подводного движения
Группа физиков под руководством Ивана Вакарельски из Тувальского университета наук и технологий Короля Абдуллы (Саудовская Аравия) обнаружила, что покрытие слоем льда шариков, свободно падающих в воде, может привести к почти двукратному падению сопротивления. Связано это с явлением кризиса сопротивления, наступающего для обледеневших шариков раньше. Исследование опубликовано в Physical Review Letters, а кратко с ним можно ознакомиться в журнале Physics.
Авторы работы изучали турбулентные потоки, возникающие за шариками двух типов — покрытыми ледяной коркой и свободные от нее. Оказалось, что наличие слоя льда уменьшает скорость, при которой наступает кризис сопротивления. Это явление, приводящее к резкому сужению турбулентного потока позади шарика, играющего важную роль в сопротивлении среды. Это, в свою очередь, приводит к развитию шариком больших скоростей.
По словам физиков, для создания шариков в ледяной оболочке использовались те же методы, которые применяются для создания ледяных шариков для коктейлей. Сердцевину ледяных «снарядов» представляли собой 40-миллиметровые стальные шарики, а толщина намораживаемого слоя составляла 10 миллиметров.
Кризис сопротивления заключается в смещении точки отрыва турбулентного потока из-за приповерхностных эффектов. Изначально ламинарное (гладкое) обтекание тела изменяется при увеличении скорости, приводя к появлению турбулентного поверхностного слоя. В результате область турбулентности позади тела «соскальзывает» с поверхности и значительно сужается.
Уменьшение скорости, при которой турбулентный поток соскальзывает с тела, авторы работы связывают с медленным переносом воды с поверхности льда в окружающую среду. Это удалось подтвердить, сравнивая характер движения шариков в воде при комнатной температуре и при 6 градусах Цельсия — при пониженных температурах кризис сопротивления наступал при больших скоростях.
Авторы предполагают, что их находка поможет лучше моделировать движение айсбергов. Кроме того, эффект предполагает, что суда с оледеневшим днищем могут испытывать меньшее сопротивление воды, чем без корки льда.
Исследования кризиса сопротивления находят применения в различных областях науки и техники — начиная от разработки шариков для гольфа, заканчивая аэродинамикой самолетов, и гидродинамикой судов. Как правило, основным методом для понижения скорости, необходимой для этого явления, является создания ямочек и бугорков на поверхности объектов, новая же работа предложила принципиально отличный подход.
При этом не потребуется демонтаж и разборка
Инженеры GE Aerospace Research разработали мягкого робота Sensiworm для обследования технического состояния авиационных двигателей. Робот способен ползать подобно гусенице по вертикальным поверхностям и даже потолку, передавая оператору видеоизображение в реальном времени. С помощью Sensiworm технические специалисты смогут оценивать текущее состояние авиамоторов без необходимости их демонтажа с самолета, сообщает New Atlas. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Современные турбовентиляторные двигатели требуют регулярного обслуживания. Они состоят из огромного количества деталей, тщательно изучить состояние которых без снятия двигателя с самолета даже с помощью эндоскпов (бороскопов) порой невозможно. При этом демонтаж мотора и его последующая разборка занимают много времени, в течение которого самолет простаивает на земле. Поэтому инженеры давно работают над альтернативными способами обследования авиадвигателей изнутри без их демонтажа. Одна из таких разработок принадлежит инженерам исследовательского отдела компании General Electric GE Aerospace Research, которые совместно с сотрудниками Университета Бингемтона разработали мягкого робота Sensiworm (Soft ElectroNics Skin-Innervated Robotic Worm) для обследования технического состояния авиационных двигателей изнутри. Вытянутый корпус Sensiworm состоит из мягкого полимерного материала, который способен растягиваться и сокращаться с помощью источника давления. Способ передвижения Sensiworm напоминает движения гусеницы пяденицы. Робот может передвигаться не только по горизонтальным и вертикальным поверхностям, но также и по потолку. Для этого он использует две присоски, расположенные в передней и задней части корпуса. Таким образом Sensiworm может добраться до труднодоступных мест внутри двигателя, включая лопатки компрессоров и турбин. https://www.youtube.com/watch?v=_Mks06p0KVo Внутри автономной версии Sensiworm, помимо собственных источников питания, давления и бортового компьютера, находится камера с источником света, а также другие сенсоры, необходимые сервисным специалистам. Робот может автоматически обнаруживать и обходить препятствия (технических деталей того, как это происходит, разработчики пока не сообщают). По словам создателей Sensiworm, робот должен выполнять роль дополнительных глаз и ушей, исследуя внутренности авиадвигателей на предмет неисправностей, коррозии и повреждения теплоизоляционного покрытия. Разработчики считают, что в будущем он сможет не только передавать изображение интересующих участков в реальном времени, выполняя роль продвинутого варианта бороскопа, но и сможет производить мелкий ремонт. Внутренней инспекции требуют не только такие сложные устройства как авиадвигатели, но даже трубопроводы. Китайские инженеры разработали миниатюрного робота для инспекции внутреннего состояния трубопроводов диаметром меньше сантиметра. Робот состоит из цилиндрических модулей, приводимых в движение актуаторами на основе диэлектрических эластомеров.