Французские ученые смоделировали движение подводных лавин

Источником страшных цунами, а также повреждений нефтяных морских платформ могут стать подводные извержения вулканов. К такому выводу пришли французские ученые, разработав двумерную модель, имитирующую процесс обрушения стенки из гранул, погруженных в жидкость. Ученым удалось рассчитать силы, действующие на каждую гранулу в отдельности.

Такая модель, предложенная французскими исследователями, в будущем призвана помочь моделировать риски в водной среде, а также оптимизировать методы обработки в воде, которые используются в сталелитейной и пищевой промышленности.

Для подводных тектонических процессов характерны большие площади поражения. Например, в 1929 году подводное извержение вулкана стало причиной землетрясения у берегов Ньюфаундленда, распространившись на 400 миль.

До настоящего времени ученые не могли объяснить факт такого сильного распространения подземных толчков, поскольку не могли смоделировать процессы, происходящие в жидкости. Сложность состоит в том, что жидкость уменьшает взаимное движение отдельных частиц за счет когезии, но помогает им скользить друг о друга. Группа ученых из университета Монпелье предложила свою модель расчета «гранулированных» потоков в жидкой среде. Чтобы провести исследование ученые разделили процесс на дискретные отрезки времени. Для каждого из отрезков были рассчитаны силы, которые действуют на отдельные гранулы в жидкости, а также характеристики движения самой жидкости. Так как подобные расчеты требуют значительных вычислительных мощностей, то экспериментаторы решили ограничиться моделированием 2D. Но, поскольку двумерные модели для сухих гранулированных смесей демонстрировали ранее хорошую связь с результатами 3D, такой шаг вполне можно считать оправданным.

В результате полученных данных было выяснено, что процесс в воздухе проходит в 2 раза быстрее, чем в жидкости, при этом расстояния распространения «разрушений» в обоих случаях были одинаковыми. Ученые это объясняют тем, что в присутствии жидкости падающие гранулы теряют часть потенциальной энергии по причине движения самой жидкости, однако затем жидкость начинает поддерживать горизонтальный поток частиц, и возвращает почти полностью ранее полученную энергию.

В ближайших планах ученых расширить исследования на третье измерение, изучив процесс формирования волны в жидкости. Таким образом, можно будет оценить риски от цунами, которые будут генерироваться подводными землетрясениями.