Mému nejmladšímu je 6 let; je to malý chlapec nového tisíciletí. Pohádky ho nezajímají. Co ho fascinuje, je fyzika. Zejména částicová fyzika, i když si myslím, že ve skutečnosti neví, jaký je mezi nimi rozdíl. Je posedlý Velkým hadronovým urychlovačem v CERNu a sleduje přednášky TED s Brianem Coxem. Obzvlášť jeden, který mluví o tom, co se v LHC pokazilo; ten je jeho oblíbený. Myslím, že je to proto, že na konci Brian Cox říká, že se snaží objevit stavební kameny vesmíru tím, že se malé částice srážejí rychlostí světla. Takže když se Leon dívá na duhu, nepředstavuje si na jejím konci hrnce zlata, ale spíš částice, které se srážejí a odhalují stavební kameny vesmíru.

Sledování částic (ve světelné terminologii označované jako ray tracing) je ve vší počestnosti opravdu dobrý způsob simulace světla a jeho tepelných účinků. Světlo se rozptyluje, odráží a láme a způsobuje tepelné účinky na objekt, s nímž přichází do styku. Lom je velmi důležitou vlastností světla a je také zodpovědný za některé přírodní optické jevy, včetně duhy. Pokud je tedy na konci duhy hrnec zlata, je určitě horký!

V Simcentru STAR-CCM+ 2019.3 vydáváme nový stochastický řešič tepelné energie záření (RTE) založený na metodě sledování paprsků povrchových fotonů Monte Carlo (PMC) s modelováním refrakce. PMC je pravděpodobně nejpřesnější metodou pro RTE. Nový řešitel (PMC) je tedy velmi přesný a velmi účinný a modeluje účinky lomu a odrazu, takže se dobře hodí pro aplikace ve světlometech. Srovnání s diskrétním ordinačním modelem (DOM), což je jediný další model záření, který modeluje refrakci, ukazuje, že nový model PMC je při předpovídání refrakce účinnější a přesnější než DOM (podívejte se na srovnávací obrázky).

Refrakce je změna směru světla procházejícího z jednoho prostředí do druhého nebo z postupné změny prostředí. V případě světlometů to může být plast světlometu nebo dokonce vzduch v něm. Lom je důležitý, když se zabýváme tepelnou bezpečností. Abychom mohli předpovědět, kde světlo vytvoří horký bod, musíme vědět, jak se láme. Tímto způsobem můžeme počítat se správným tepelným zatížením od LED diod nebo slunce. Vzhledem k tomu, že světlomety mají více materiálů vyzařujících záření a také vnější plast, světlo se láme a v určitých oblastech vytváří horké skvrny a teplo může světlomet poškodit. Proč je to důležité? Uvedu několik příkladů:

Příklad 1: Žárovka je horkým místem na krycím skle, které způsobuje optická čočka, např. u xenonové výbojky. Tento horký bod je obvykle horký více, pokud existuje refrakce (skutečná nebo modelovaná), a proto je pro tyto typy systémů důležitý.

Příklad 2: Sluneční světlo (záření) je svazováno optickou čočkou (např. xenonová výbojka, LED světlo) a má ohnisko blízko povrchu, což může způsobit poškození. Pomocí nového modelu PMC povrchu můžeme přesně předpovědět tato horká místa a upravit konstrukci zařazením tepelných štítů na správná místa, což vede k lepším a odolnějším konstrukcím.

Hlavní světlomety jsou velmi drahé a velmi choulostivé. Nové konstrukce jsou navíc průhledné, takže estetika je poměrně důležitým aspektem. Aby výrobci světlometů zachovali estetiku a zároveň si byli jisti odolností, musí přesně předvídat tato horká místa.

Aplikace, kterou se dnes zabýváme, je osvětlení světlometů, ale další aplikace, jako je lékařství (rentgenové záření, vyšetření magnetickou rezonancí a radioterapie), výroba polovodičů a obrana, potřebují přesné modelování vlastností záření, což činí PMC velmi atraktivní.

Zpět k mému malému vědci a realitě duhy a lomu. Je tak krásné vidět jeho nadšení! Onehdy mi řekl: „Až vyrostu, budu hlavním fyzikem v CERNu“. Já jsem samozřejmě řekla: „To je krásné, miláčku! Chceš být příštím Brianem Coxem?“ „Ano,“ odpověděl jsem. Jeho odpověď mi vehnala slzy smíchu a připomněla mi, že je ještě malý kluk. Řekl: „Ne, mami, raději si nechám své vlastní jméno!“!!

„Pro malé vědce budoucnosti“

.