இரண்டு திரவங்களை கலக்க சிறந்த வழியைக் கண்டறிய மீக்கணினியைப் பயன்படுத்துதல்

மேக்ஸ் பிளாங்க் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் பிரைன் ரிசர்ச், மற்றும் இம்பீரியல் கல்லூரி, மீக்கணினியில் இயங்கும் உருவகப்படுத்துதல்களைப் பயன்படுத்தி இரண்டு திரவங்களைக் கலக்க மிகவும் திறமையான வழிகளைக் கண்டறிந்துள்ளனர். Physical Review Fluids இதழில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் ஆய்வறிக்கையில், Maximilian Eggl மற்றும் Peter Schmid ஆகியோர் தங்கள் உருவகப்படுத்துதல்களை உருவாக்குவதில் தாங்கள் கணக்கில் எடுத்துக் கொண்ட காரணிகள் மற்றும் சிறப்பாகச் செயல்படும் உத்திகள் ஆகியவற்றை விவரிக்கின்றனர்.

காபியில் கிரீம் கலப்பது, கேக் செய்வது, சிமெண்ட் தயாரிப்பது என இரண்டு திரவங்களை கலப்பது மிகவும் பொதுவானது. ஒரு நியாயமான ஒரே மாதிரியான தீர்வை உருவாக்க இரண்டு திரவங்களை கலப்பது பரந்த அளவிலான மனித முயற்சிகளுக்கு இன்றியமையாதது. ஆனால் அதைச் செய்வதற்கான சிறந்த வழி என்ன? மக்கள் பெரும்பாலும் தங்கள் காபியில் ஒரு ரவுண்ட் ஸ்டிரரைப் பயன்படுத்துகிறார்கள், பேக்கர்கள் பலவிதமான பீட்டர்களைப் பயன்படுத்துகிறார்கள் மற்றும் தொழில்துறையினர் பலவிதமான வடிவ அசைவுகளைப் பயன்படுத்துகிறார்கள், சில சமயங்களில் அவற்றில் ஒன்றுக்கு மேற்பட்டவை. இந்த புதிய முயற்சியில், Eggl மற்றும் Schmid இரண்டு திரவங்களின் திறமையான கலவைக்கு மிகவும் பொதுவான அணுகுமுறையைக் கண்டுபிடிக்க முடியுமா என்று பார்த்தனர்.

ஆராய்ச்சியாளர்களின் பணியானது ஒரு எளிய உருவகப்படுத்துதலுடன் தொடங்குவதை உள்ளடக்கியது, அங்கு நடுவில் பிரிக்கப்பட்ட ஒரு உருளை கொள்கலனில் இரண்டு தூய தீர்வுகள் மற்றும் இரண்டு கிளறிகள் இருந்தன. ஸ்டிரர்கள் இரண்டும் உருளையைச் சுற்றி ஒரு நிலையான வேகத்தில் நகர்த்தப்படுவதால் இரண்டு திரவங்களும் எவ்வாறு கலக்கப்படுகின்றன என்பதை உருவகப்படுத்துதல் காட்டுகிறது. ஒவ்வொரு ஓட்டத்திற்கு முன்பும் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட காரணிகளை மாற்றியமைக்கும் உருவகப்படுத்துதலின் பல நிகழ்வுகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் இயக்கினர். உதாரணமாக விஷயங்களை வேகப்படுத்துதல் அல்லது ஸ்டிரர்களின் பாதை அல்லது அவற்றின் வடிவத்தை மாற்றுதல், இவை அனைத்தும் கலவையை மேம்படுத்தும் முயற்சியில் உள்ளன. ஒவ்வொரு உருவகப்படுத்துதலும் இயங்கும்போது, ​​இரண்டு தீர்வுகளையும் கலக்க கொடுக்கப்பட்ட காரணிகள் எவ்வளவு திறமையாக இணைந்து செயல்பட்டன என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் குறிப்பிட்டனர்.

காலப்போக்கில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் சில காரணிகள் மற்றவற்றை விட சிறப்பாக செயல்படுவதைக் கண்டறிந்தனர். ஒரு ஸ்டிரர் மற்றொன்றை விட வேகமாக நகர்வது அல்லது சில துடுப்பு வடிவங்களைக் கொண்டிருப்பது. ஒட்டுமொத்தமாக, கூர்மையான விளிம்புகளைக் காட்டிலும் மென்மையான விளிம்புகளைக் கொண்ட ஸ்டிரர்கள் சிறப்பாகச் செயல்படுவதையும் அவர்கள் கண்டறிந்தனர். மேலும் ஒரு கிளறலை உயர்ந்த நிலையில் வைப்பது சிறந்தது என்றும், கிளறிகளை எதிர் திசைகளில் நகர்த்துவதும் உதவியது என்றும் அவர்கள் கண்டறிந்தனர்.

ஒரு சலனத்தின் முடிவில் ஒரு சிறிய ஜிகிள் சேர்ப்பது அதிக சுழல்களை உருவாக்குவதையும், அதிக கலவையை உருவாக்குவதையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். செயல்திறனை அதிகரிக்கவும் மேலும் செறிவூட்டப்பட்ட தயாரிப்புகளை உருவாக்கவும் குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளில் தீர்வுகளின் கலவையை மேம்படுத்த உதவுவதற்கு அவர்களின் அணுகுமுறை பயன்படுத்தப்படலாம் என்று பரிந்துரைத்து ஆராய்ச்சி முடிவடைகிறது.

References:

• Gasparini, A. (2022). Effectively Mixing Two Fluids. Physics, 15, s104.
• Pavlov, S., Danilova, V., Sivakov, V., & Kislenko, S. (2022). The effect of a mixture of an ionic liquid and organic solvent on oxygen reduction reaction kinetics. Physical Chemistry Chemical Physics, 24(27), 16746-16754.
• Watanabe, S., & Hu, C. (2022, January). Performance Evaluation of Lattice Boltzmann Method for Fluid Simulation on A64FX Processor and Supercomputer Fugaku. In International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region(pp. 1-9).
• Gidaspow, D. (1986). Hydrodynamics of fiuidizatlon and heat transfer: Supercomputer modeling.