Mientras un avión de combate asciende rápidamente y acelera hacia adelante, un boom sónico reverbera a través de la superficie del jet y a través de las ondas sonoras circundantes. A lo mejor, es una contaminación acústica desagradable. Lo peor, puede dañar la superficie de la aeronave. Disipar esta onda de choque presenta un desafío difícil ya que los métodos tradicionales tienden a ofrecer eficiencia o precisión. pero no ambos.

Ahora, investigadores de la Universidad Nacional de Yokohama en Japón han desarrollado un sensor de choque unificado para disipar ondas de choque dañinas de manera rápida y precisa. Publicaron sus resultados el 4 de julio en el Revista de física computacional .

"Existe una necesidad creciente de un método de detección de impactos simple y preciso en la dinámica de fluidos computacional, "dijo Keiichi Kitamura, profesor asociado de ingeniería en la Universidad Nacional de Yokohama en Japón. Pero los científicos no quieren eliminar por completo los choques; no todos los choques son malos, después de todo. Cuando se aplica correctamente, una onda de choque puede fluir a través de los cálculos renales y desintegrar las rocas calcificadas para facilitar el paso de una persona. Ese proceso requiere una precisión significativamente mayor para evitar dañar el tejido sano, pero puede llevar mucho tiempo.

"El choque se ha aplicado al campo médico a través de la litotricia extracorpórea por ondas de choque, "Dijo Kitamura." Es uno de los tratamientos más comunes para los cálculos renales en los Estados Unidos de América. Pero la mayoría de los métodos convencionales de protección contra golpes están diseñados para satisfacer únicamente la precisión o la eficiencia ".

"En todos los casos, Es de gran importancia identificar rápidamente la ubicación exacta de la onda de choque, "Dijo Kitamura.

En el nuevo estudio, Los investigadores combinaron un método de procesamiento de imágenes con una teoría sobre las condiciones esperadas en la física del flujo compresible, cuando el flujo de un fluido tiene efectos compresibles. como crear una onda de choque cuando el fluido se mueve más rápido que la velocidad del sonido. Esta velocidad es la responsable del shock.

Los investigadores alteraron el método de procesamiento de imágenes para buscar presión en lugar de cambios discontinuos de brillo en las imágenes digitales. Esto les permite ver rápidamente la onda de choque. Al combinar la imagen visualizada del impacto con la teoría de cómo la presión debería saltar a través del impacto, los investigadores pueden predecir con precisión cómo se comportará una onda de choque específica. El método de proceso de imágenes es lo que Kitamura llama "computacionalmente barato, "dado que se centra solo en los contornos de mayor presión, en lugar de intentar dar cuenta de toda la presión variable en la imagen.

Los investigadores también compararon su método con los sensores tradicionales para probar la eficiencia y la precisión:el sensor Kanamori-Suzuki y el sensor Ducros. El Kanamori-Suzuki utiliza la teoría de las características del flujo para detectar el impacto y es conocido por su precisión. El Ducros es ampliamente utilizado y conocido por su eficiencia económica.

"En nuestros ejemplos, confirmamos que nuestro método es tan preciso como el método Kanamori-Suzuki y tan barato como el sensor Ducros, "Dijo Kitamura.

En la actualidad, el método se limita a cuadrículas de celdas cuadradas, que es lo que utiliza el software de imágenes. Próximo, el equipo planea expandir su método para aplicarlo a una amplia gama de cuadrículas estructuradas de manera diferente. Esto podría aplicarse a una variedad de tecnologías, incluyendo mejoras en cómo un chorro disipa el impacto.

"A medida que avanza esta investigación, la capacidad de captura de impactos se volverá más eficiente, lo que lleva a reducciones drásticas de costos en el desarrollo de vehículos aéreos y en la búsqueda de desarrollos espaciales, "Dijo Kitamura.