Новости

Инженеры сформировали пузырьки из песка

Поведение сыпучего вещества часто демонстрирует поразительное сходство с движением жидкости, как в песчаных дюнах, лавинах и зыбучих песках. Исследование специалистов Колумбийской школы инженерных и прикладных наук и Швейцарской высшей технической школы Цюриха помогло определить новое семейство гравитационных неустойчивостей в гранулированных частицах различной плотности.

С помощью каналообразующего газового механизма специалисты наблюдали неожиданную нестабильность, похожую на неустойчивость Рэлея — Тейлора, когда более лёгкие гранулы поднимаются сквозь более тяжёлые в форме «зернистых пузырьков». Учёные использовали экспериментальное и компьютерное моделирование, чтобы показать, что газ, проходящий через более лёгкие частицы, запускает образование пузырьков. Это происходит потому, что кластеры из более лёгких и крупных частиц имеют более высокую проницаемость для потока газа, чем более тяжёлые и мелкие гранулы. Неустойчивость Рэлея — Тейлора в гранулированных материалах возникает из-за конкуренции между силой сопротивления при движении вверх, увеличенной локально за счёт газового каналирования, и силами движения вниз, что отличается от процесса, который встречается в жидкостях.

Исследование впервые продемонстрировало, что пузырьки из более лёгкого песка образуются и поднимаются сквозь тяжёлые песчинки, когда два типа песка подвергаются воздействию вертикальной вибрации и восходящего потока газа, аналогично пузырькам, которые образуются и поднимаются в лавовых лампах. Исследователи обнаружили, что пузырьки лёгкого песка поднимаются в более тяжёлом песке, даже если два типа песка стремятся смешаться. Это происходит подобно тому, как пузырьки воздуха и масла поднимаются в воде, потому что они легче. Результаты работы могут не только объяснить геологические формации и процессы, лежащие в основе месторождений полезных ископаемых, но также могут быть использованы в технологиях обработки порошковых веществ в энергетике, строительстве и фармацевтике.

Фото: Alex Penn/ETH Zurich

Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.