Исследование динамики капель поможет улучшить технологию распыления для защиты коралловых рифов

Дискретизация вычислительной области с использованием подхода density box: (a) прямоугольная density box вблизи области сопла, (b) четыре конические density box разных размеров, (c) дискретизация прямоугольной области с границей, определенной для непрерывной и дискретной фазы, и (d) поверхностная сетка на импакт-пин сопле. Автор: Journal of Aerosol Science (2025). DOI: 10.1016/j.jaerosci.2025.106664

Исследователи из Квинслендского технологического университета (QUT) продвинулись в понимании того, как создавать крошечные капли морской воды для формирования туманных шлейфов, отражающих солнечный свет и защищающих коралловые рифы.

Ученые из Школы наук о Земле и атмосфере QUT и Национального морского научного центра Университета Южного Креста сосредоточились на «вторичном распаде капель» — процессе, при котором уже сформированные капли продолжают дробиться на более мелкие.

Исследование «Вторичный распад капель импакт-пин сопла: сравнение экспериментального и CFD-DPM моделирования» опубликовано в Journal of Aerosol Science.

Ведущий автор, аспирант Саима Бухат Хан, отметила, что это новое открытие может привести к улучшению систем распыления высокого давления, которые команда RRAP Cooling and Shading использует для создания плотного морского тумана, способного защищать приоритетные рифы в дни знойной безветренной погоды, несущие наибольший риск обесцвечивания кораллов.

«Наши результаты дают более глубокое понимание того, как эти мелкие капли формируются, движутся и изменяются в размерах после распыления», — сказала Хан.

«Мы использовали комбинацию экспериментов в аэродинамической трубе и компьютерного моделирования для анализа поведения отфильтрованных капель морской воды при распылении через специальные сопла, называемые «импакт-пин» соплами».

«Эти эксперименты и компьютерное моделирование позволили нам с высокой точностью смоделировать размеры капель и структуру распыления».

Хан сообщила, что команда обнаружила, что распыление создавало широкий и равномерный туман капель, размеры которых были согласованы в экспериментах и симуляциях.

«Такая детализация открывает путь к лучшему проектированию сопел и систем распыления для экологических применений».

Соисследователь из QUT доктор Джоэл Алроу отметил, что результаты могут быть применимы не только для защиты кораллов.

«Технологии распыления используются в сельском хозяйстве, медицине и промышленных условиях», — сказал доктор Алроу. — «Чем больше мы понимаем динамику капель, тем более эффективные и точные системы мы можем проектировать».

В исследовательскую группу вошли Хан, доктор Джоэл Алроу, профессор Зоран Ристовски из Школы наук о Земле и атмосфере QUT; профессор Эмили Саурет из Школы машиностроения, медицинской и процессной инженерии QUT; а также доктор Крис Медкрафт и доцент Дэниел Харрисон из Национального морского научного центра Университета Южного Креста.

Больше информации: Saima Bukhat Khan et al, Secondary droplet breakup of impaction-pin nozzle: Comparison between experimental and CFD-DPM modelling, Journal of Aerosol Science (2025). DOI: 10.1016/j.jaerosci.2025.106664