Il metodo rivoluzionario che svelerà la nascita dei vortici schiumosi dei "mari di bolle"

Il metodo rivoluzionario che svelerà la nascita dei vortici schiumosi dei 'mari di bolle'
di

Pensando ad una bolla tenderemo a figurarci una sfera trasparente dalla natura fin troppo fragile. L’agglomerato di migliaia di bolle che conosciamo come spuma, pur creata dal latte una schiuma indistruttibile, è altrettanto fragile ed ha una genesi turbolenta. È stato scoperto un metodo per calcolare il comportamento dei vortici schiumosi.

Le bolle che tutti conosciamo, da quelle generate dalla risacca del mare a quelle che galleggiano da un bel bagno caldo, fino alla miriade che compone i vortici schiumosi, pur apparendo strutture senza importanza, risultano fondamentali in diversi processi industriali.

Purtroppo, dato il notevole numero di bolle nei vortici e nei flussi di schiuma, è sempre stato un compito estremamente difficile calcolarne l’andamento.

I metodi applicati finora consistevano nell’effettuare simulazioni computerizzate esose e computazionalmente complesse per identificare il comportamento di ogni singola bolla mediante l’assegnazione di un colore specifico. A causa di ciò il numero di bolle analizzabili era molto esiguo e non poteva essere efficace nell’analizzare la miriade dei flussi reali.

Per tale motivo, un team di ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences(SEAS) ha progettato un approccio rivoluzionario per simulare il comportamento di decine di migliaia di bolle nei vortici di schiuma.

Petros Koumoutsakos, professore presso il SEAS e autore principale dello studio, ha dichiarato "Questo nuovo metodo ci consente per la prima volta di studiare schiume con molte bolle, aprendo la strada alla simulazione di un'ampia varietà di flussi dalla micro alla macroscala, comprese schiume umide, flussi turbolenti con bolle, sospensioni ed emulsioni in microfluidica".

Il metodo è basato su un approccio diverso rispetto ai precedenti e anziché identificare la singola bolla con un colore, prevede la suddivisione della schiuma generata in una griglia. In ciascuna delle celle sono presenti porzioni di quattro bolle, contrassegnate da un colore.

"Se ho quattro bolle parziali all'interno di una cella, il pezzo rimanente delle bolle deve trovarsi nelle celle vicine", suggerisce lo studente del SEAS e coautore dello studio, Petr Karnakov. "Abbiamo sviluppato un algoritmo che può entrare in altre celle e trovare i pezzi rimanenti della bolla, facendo corrispondere il verde con il verde, il blu con il blu, ecc. Quindi, invece di aver bisogno di milioni di colori, ne bastano quattro" ha continuato.

Questo metodo innovativo consente la creazione di simulazioni molto dettagliate che vanno da vortici di dimensioni microscopiche alle dinamiche ondose della maree che si infrangono sulle coste.

Data la natura rivoluzionaria dell’algoritmo, i ricercatori hanno intenzione di instaurare delle collaborazioni sia con altri gruppi di ricerca per analizzare più a fondo le dinamiche dei vortici, che con aziende nel campo industriale per verificare l’applicabilità del metodo in ambito medico, alimentare e energetico.

Un’altra affascinante ricerca permise, lo scorso anno, di produrre utensili biodegradabili per trasformare la plastica in semplice schiuma.

FONTE: Phys
Quanto è interessante?
5
Il metodo rivoluzionario che svelerà la nascita dei vortici schiumosi dei 'mari di bolle'