研究人员开发出统一传感器,可更好地控制冲击波的影响

据外媒报道,日本横滨国立大学的研究人员开发出一种统一的震动传感器,可以快速准确地消除有害的冲击波。

  当一架战斗机快速上升并向前加速时,一种轰鸣声在整个飞机表面和周围的声波中回荡,这是令人不快的噪音污染。在最坏的情况下,它可能会损坏飞机的表面。消除这种冲击波是一项艰巨的挑战,因为传统方法倾向于提供效率或精度,但不是两者兼而有之。

  据外媒报道,日本横滨国立大学的研究人员开发出一种统一的震动传感器,可以快速准确地消除有害的冲击波。他们于7月4日在“计算物理学杂志”上发表了他们的研究结果。

研究人员开发出统一传感器,可更好地控制冲击波的影响

新的成像过程可以以更低的成本生成更准确的结果。图片来源:Takeshi Fujimoto,Taro Kawasaki和横滨国立大学Keiichi Kitamura

  日本横滨国立大学工程学副教授KeiichiKitamura说:“人们越来越需要在计算流体动力学中使用简单而准确的冲击检测方法。但科学家并不想完全消除冲击,毕竟并非所有冲击都是坏事。当正确使用时,冲击波可以流过肾结石并使钙化的岩石分解,使肾结石更容易通过。该过程需要更高的准确性以避免损害健康组织,但这可能是耗时的。”

  “冲击已通过体外冲击波碎石术应用于医疗领域,”Kitamura说。“这是美国最常见的肾结石治疗方法之一,但大多数传统的防震方法只是为了满足准确性或效率。在所有情况下,快速确定冲击波的确切位置非常重要,”Kitamura说。

  在这项新研究中,研究人员将图像处理方法与可压缩流动物理学中的预期条件理论相结合:当流体流动具有可压缩效应时,例如当流体比声速更快地产生冲击波时,这种速度是造成冲击的原因。

  研究人员改变了成像处理方法,以寻找压力而不是数字图像中亮度的不连续变化,这使他们能够快速看到冲击波。通过将震动的可视化图像与压力跨越震动的理论相结合,研究人员可以准确地预测特定冲击波的行为方式。成像过程方法是Kitamura所说的“计算上便宜”,因为它只关注最大压力的轮廓,而不是试图解释图像中的所有可变压力。

  研究人员还将他们的方法与传统传感器进行了比较,以测试效率和准确度:Kanamori-Suzuki传感器和Ducros传感器。Kanamori-Suzuki使用流动特性理论来感知冲击,并以其准确性而着称;Ducros因其低廉的效率而被广泛使用和出名。

  “在我们的例子中,我们确认我们的方法与Kanamori-Suzuki方法一样准确,并且与Ducros传感器一样便宜,”Kitamura说。

  目前,该方法仅限于方形单元格,这是成像软件使用的。接下来,该团队计划扩展他们的方法以应用于各种不同结构的网格,这可以应用于各种技术,包括改进喷气机如何消散冲击。

  “随着这项研究的进展,震动捕获能力将变得更加高效,从而大幅降低开发飞机的成本并追求空间发展,”Kitamura说。

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