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研究人員開發(fā)出統(tǒng)一的傳感器以更好地控制沖擊波的影響
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/10/26

新的成像過程以較低的成本產(chǎn)生了更準確的結(jié)果。圖片來源:橫濱國立大學藤本武史,川崎太郎和北村敬一

當噴氣式戰(zhàn)斗機迅速上升并向前加速時,聲波在飛機的表面和周圍的聲波中回蕩。充其量,這是令人不愉快的噪聲污染。在最壞的情況下,它會損壞飛機表面。消除這種沖擊波帶來了艱巨的挑戰(zhàn),因為傳統(tǒng)方法往往會提供效率或精度,但不能同時提供兩者。


現(xiàn)在,日本橫濱國立大學的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種統(tǒng)一的震動傳感器,可以快速,準確地消除有害的震動波。他們于7月4日在《計算物理學》雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。


日本橫濱國立大學工程學副教授北村敬一說:“在計算流體動力學中,越來越需要一種簡單而準確的震動檢測方法! 但是科學家們不想完全消除沖擊,畢竟并不是所有的沖擊都是壞的。如果正確使用,沖擊波會流過腎結(jié)石并使鈣化的巖石崩解,使人更容易通過。該過程需要更高的準確性,以避免損壞健康的組織,但這可能很耗時。


北村說:“通過體外沖擊波碎石術(shù)將沖擊波應用于醫(yī)療領(lǐng)域! “這是美利堅合眾國最常見的腎結(jié)石治療方法之一。但是,大多數(shù)傳統(tǒng)的防震方法都是為了滿足準確性或效率而設(shè)計的!


北村說:“在所有情況下,迅速識別沖擊波的確切位置非常重要。”


在這項新研究中,研究人員將圖像處理方法與可壓縮流物理學中預期條件的理論相結(jié)合,即當流體具有可壓縮效果時,例如當流體以比聲速更快的速度運動時會產(chǎn)生沖擊波。這種速度是造成震動的原因。


研究人員改變了成像處理方法,以尋找壓力,而不是數(shù)字圖像中亮度的不連續(xù)變化。這使他們能夠快速看到?jīng)_擊波。通過將可視化的沖擊圖像與壓力如何在沖擊中跳躍的理論相結(jié)合,研究人員可以準確地預測特定沖擊波的行為。北村稱之為“計算便宜”的成像處理方法,因為它只關(guān)注最大壓力的輪廓,而不是試圖考慮圖像中所有可變壓力。


研究人員還將他們的方法與傳統(tǒng)傳感器進行了比較,以測試效率和準確性:Kanamori-Suzuki傳感器和Ducros傳感器。Kanamori-Suzuki使用流動特性理論來感應沖擊,并且以其準確性而著稱。Ducros被廣泛使用,并以其廉價的效率而聞名。


北村說:“在我們的例子中,我們證實了我們的方法與Kanamori-Suzuki方法一樣準確,并且與Ducros傳感器一樣便宜,”。


當前,該方法限于成像軟件使用的方形單元格。接下來,該團隊計劃擴展其方法,以應用于各種結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)格。這可以應用于多種技術(shù),包括改善噴氣機消散沖擊的方式。


北村說:“隨著這項研究的進展,震蕩捕捉能力將變得更加有效,從而大大降低了飛機飛行器的開發(fā)和空間開發(fā)的成本。”


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