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

當(dāng)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)迅速上升并向前加速時(shí)，聲波在飛機(jī)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(huì)損壞飛機(jī)表面。消除這種沖擊波帶來了艱巨的挑戰(zhàn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)方法往往會(huì)提供效率或精度，但不能同時(shí)提供兩者。

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

日本橫濱國立大學(xué)工程學(xué)副教授北村敬一說：“在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)中，越來越需要一種簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的震動(dòng)檢測(cè)方法�！� 但是科學(xué)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(huì)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(zhǔn)確性，以避免損壞健康的組織，但這可能很耗時(shí)。

北村說：“通過體外沖擊波碎石術(shù)將沖擊波應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域�！� “這是美利堅(jiān)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(zhǔn)確性或效率而設(shè)計(jì)的。”

北村說：“在所有情況下，迅速識(shí)別沖擊波的確切位置非常重要�！�

在這項(xiàng)新研究中，研究人員將圖像處理方法與可壓縮流物理學(xué)中預(yù)期條件的理論相結(jié)合，即當(dāng)流體具有可壓縮效果時(shí)，例如當(dāng)流體以比聲速更快的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊波。這種速度是造成震動(dòng)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(zhǔn)確地預(yù)測(cè)特定沖擊波的行為。北村稱之為“計(jì)算便宜”的成像處理方法，因?yàn)樗�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(jìn)行了比較，以測(cè)試效率和準(zhǔn)確性：Kanamori-Suzuki傳感器和Ducros傳感器。Kanamori-Suzuki使用流動(dòng)特性理論來感應(yīng)沖擊，并且以其準(zhǔn)確性而著稱。Ducros被廣泛使用，并以其廉價(jià)的效率而聞名。

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

當(dāng)前，該方法限于成像軟件使用的方形單元格。接下來，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃擴(kuò)展其方法，以應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)格。這可以應(yīng)用于多種技術(shù)，包括改善噴氣機(jī)消散沖擊的方式。

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