À medida que um caça a jato sobe e acelera rapidamente, um estrondo sônico reverbera pela superfície do jato e pelas ondas sonoras ao redor. No melhor, é uma poluição sonora desagradável. Na pior das hipóteses, pode danificar a superfície da aeronave. Dissipar essa onda de choque apresenta um grande desafio, pois os métodos tradicionais tendem a oferecer eficiência ou precisão, mas não ambos.

Agora, pesquisadores da Universidade Nacional de Yokohama, no Japão, desenvolveram um sensor de choque unificado para dissipar ondas de choque prejudiciais com rapidez e precisão. Eles publicaram seus resultados em 4 de julho no Journal of Computational Physics .

"Há uma necessidade crescente de um método de detecção de choque simples e preciso em dinâmica de fluidos computacional, "disse Keiichi Kitamura, professor associado de engenharia da Universidade Nacional de Yokohama no Japão. Mas os cientistas não querem eliminar completamente os choques - nem todos os choques são ruins, Afinal. Quando aplicado corretamente, uma onda de choque pode fluir através dos cálculos renais e desintegrar as rochas calcificadas para facilitar a passagem de uma pessoa. Esse processo requer muito mais precisão para evitar danos ao tecido saudável, mas pode ser demorado.

"O choque foi aplicado ao campo médico por meio da litotripsia por onda de choque extracorpórea, "Kitamura disse." É um dos tratamentos mais comuns para pedras nos rins nos Estados Unidos da América. Mas a maioria dos métodos convencionais à prova de choque são projetados para satisfazer apenas a precisão ou eficiência. "

"Em todos os casos, é de grande importância identificar a localização exata da onda de choque rapidamente, "Kitamura disse.

No novo estudo, pesquisadores combinaram um método de processamento de imagem com uma teoria sobre as condições esperadas na física de fluxo compressível - quando o fluxo de fluido tem efeitos compressíveis, como a criação de uma onda de choque quando o fluido se move mais rápido do que a velocidade do som. Essa velocidade é a responsável pelo choque.

Os pesquisadores alteraram o método de processamento de imagem para procurar pressão em vez de mudanças descontínuas de brilho em imagens digitais. Isso permite que eles vejam rapidamente a onda de choque. Ao combinar a imagem visualizada do choque com a teoria de como a pressão deve saltar sobre o choque, os pesquisadores podem prever com precisão como uma onda de choque específica se comportará. O método de processamento de imagem é o que Kitamura chama de "computacionalmente barato, "uma vez que se concentra apenas nos contornos de maior pressão, em vez de tentar contabilizar toda a pressão variável na imagem.

Os pesquisadores também compararam seu método aos sensores tradicionais para testar a eficiência e a precisão:o sensor Kanamori-Suzuki e o sensor Ducros. O Kanamori-Suzuki usa a teoria das características do fluxo para sentir o choque e é conhecido por sua precisão. O Ducros é amplamente utilizado e conhecido por sua eficiência econômica.

"Em nossos exemplos, confirmamos que nosso método é tão preciso quanto o método Kanamori-Suzuki e tão barato quanto o sensor Ducros, "Kitamura disse.

Atualmente, o método é limitado a grades de células quadradas, que é o que o software de imagem usa. Próximo, a equipe planeja expandir seu método para aplicá-lo a uma ampla gama de grades estruturadas de forma diferente. Isso pode ser aplicado a uma variedade de tecnologias, incluindo melhorias em como um jato dissipa o choque.

"À medida que esta pesquisa avança, a capacidade de captura de choque se tornará mais eficiente, levando a reduções drásticas de custos no desenvolvimento de veículos aeronáuticos e na busca de desenvolvimentos espaciais, "Kitamura disse.