PRL: созданы новые уравнения для движения частиц в осадках и планетарных кольцах

Российские ученые из Сколковского института науки и технологий предложили новые математические уравнения, описывающие поведение агрегирующих частиц в жидкостях. Они затрагивают разнообразные природные и космические процессы — от формирования снежинок до возникновения колец вокруг Сатурна и других планет. Исследование опубликовано в научном журнале Physical Review Letters (PRL).

Помимо природных процессов, агрегацию жидкостей необходимо учитывать в различных промышленных задачах: аэрозольном окрашивании, транспортировке порошков и даже в ходе управляемых взрывов.

В начале 20 века польский физик Мариан Смолуховский предложил систему уравнений, описывающих процессы агрегации с точки зрения количества агрегатов разных размеров и скоростей агрегации — кинетических коэффициентов, показывающих, насколько быстро агрегаты объединяются, образуя более крупные образования.

Однако классические уравнения Смолуховского имеют дело с однородными системами без каких-либо пространственных неоднородностей и потоков.

Такие модели трудно использовать для прогнозирования практических процессов, из-за чего специалистам приходилось применять множество других формул.

По словам команды, проведенные ими расчеты устраняют необходимость переключаться между разными наборами уравнений, совместное использование которых иногда приводило к ошибкам в вычислениях.

Ученые отметили, что созданные ими уравнения повысят точность моделей, используемых при анализе загрязнения воздуха твердыми частицами, быстрыми гранулярными потоками, а также в порошковой технологии и, потенциально, в проектировании самолетов и автомобилей.