Popping bolhas em uma espuma descrito matematicamente por cientistas!

 Evolução extremamente complexa e desaparecimento de bolhas de espuma, um feito que poderia ajudar na modelagem de processos industriais foram matematicamente descrito por cientistas que usam supercomputadores NERSC.

Dois University of California, Berkeley criado visualizações (filmes gerados por computador) que mostram o desaparecimento de espumas de bambas um estouro da bolha de cada vez.

Banhos de espuma e dishwater sabão, a cabeça em uma cerveja refrescante e deliciosa espuma de um cappuccino - todos são espumas, belas ainda efêmero quanto as bolhas pop, um por um.

Um cluster de bolha de sabão mostrado com interferência de película fina fisicamente precisas, que produz tons do arco-íris, como uma mancha de óleo no pavimento. A praia ao pôr do sol é refletida nas bolhas.

 

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Instantâneos de um modelo multi-escala de rearranjo da membrana, de drenagem e de ruptura em um conjunto de bolhas de sabão, mostrado usando interferência de película fina. Crédito: Saye & Sethian, UC Berkeley / LBNL

"Este trabalho tem aplicação na mistura de espumas, em processos industriais para a tomada de metal e espumas plásticas, e em modelagem crescentes grupos de células", disse Sethian.

"Estas técnicas, que dependem da resolução de um conjunto de equações diferenciais parciais de ligação, pode ser utilizado para controlar o movimento de um grande número de interfaces ligados entre si, onde a física e química de superfície determina a dinâmica". O problema com a descrição espumas matematicamente foi que a evolução de um cluster bolha alguns centímetros de diâmetro depende do que está acontecendo nas paredes extremamente finas de cada bolha, que são mais finos que um cabelo humano. "Modelagem dos vastamente diferentes escalas em uma espuma é um desafio, uma vez que é computacionalmente impraticável considerar apenas as menores escalas de espaço e tempo", disse Saye.

"Em vez disso, foi desenvolvida uma abordagem escala separados que identifica a física importantes que ocorrem em cada uma das escalas distintas, que são acopladas de forma consistente."

Estourando bolhas

Usando um quarto conjunto de equações, os matemáticos resolveram a física de um pôr do sol refletida nas bolhas, tendo em conta a interferência de película fina dentro das membranas bolha, que pode criar tons do arco-íris, como uma mancha de óleo no pavimento molhado.

Resolvendo o conjunto de equações de movimento levou cinco dias, utilizando supercomputadores no National Energy Research Scientific Computing Center do LBNL . (NERSC).

Os matemáticos próximo plano de olhar para os processos de fabricação de novos materiais de pequena escala.

"Espumas foram um bom teste que todas as equações acopladas", disse Sethian.

"Embora diferentes problemas vão exigir diferentes física, química e modelos, este tipo de abordagem tem aplicações para uma ampla gama de problemas."

Os resultados serão publicados em 10 de maio questão da Ciência .

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