Meu mais novo tem 6 anos; um menino do novo milênio. Ele não está interessado em contos de fadas. O que ele acha fascinante é a física. Especialmente a física das partículas, embora eu ache que ele não sabe realmente a diferença. Ele é obcecado pelo Grande Colisor de Hadrões no CERN e vê o TED falar com Brian Cox. Há um em particular, que fala sobre o que correu mal no LHC; esse é o seu preferido. Eu acho que é porque no final, Brian Cox diz que eles estão tentando descobrir os blocos de construção do universo, fazendo pequenas partículas colidirem com a velocidade da luz. Então, quando Leon olha para um arco-íris, ele não imagina vasos de ouro no final dele, mas mais provavelmente partículas colidindo e revelando os blocos de construção do Universo.

O rastreamento de partículas (em termos de luz referido como traçado de raios) é em toda a justiça, uma maneira realmente boa de simular a luz e seus efeitos térmicos. A luz dispersa, reflecte e refracta e provoca efeitos térmicos no objecto com o qual entra em contacto. A refracção é uma propriedade muito importante da luz e é também responsável por alguns fenómenos ópticos naturais, incluindo o arco-íris. Portanto, se há um pote de ouro no fim do arco-íris, é certamente um pote quente!

Em Simcenter STAR-CCM+ 2019.3 estamos lançando um novo solucionador de energia térmica de radiação estocástica (RTE) baseado no método de traçado de raios Surface Photon Monte Carlo (PMC) com modelagem de refração. O PMC é sem dúvida o método mais preciso para RTE. Assim, o novo solver (PMC) é altamente preciso e muito eficiente, e modela os efeitos da refracção e reflexão, tornando-o bem adequado para aplicações de faróis. Comparações com o Discrete Ordinate Model (DOM), que é o único outro modelo de radiação para modelar a refração, mostram que o novo modelo PMC é mais eficiente e mais preciso na previsão da refração do que o DOM (verifique as imagens de comparação).

Refração é a mudança de direção da luz passando de um meio para outro ou de uma mudança gradual no meio. No caso de faróis, pode ser o plástico do farol ou mesmo o ar dentro dele. A refracção é importante quando olhamos para a segurança térmica. Para podermos prever onde a luz irá criar um ponto de refracção, precisamos de saber como é que ela se refractou. Desta forma, podemos contabilizar a carga térmica correta dos LEDs ou do sol. Como os faróis têm múltiplos materiais emissores de radiação, bem como o plástico externo, a luz é refractada e cria pontos quentes em certas áreas e o calor pode danificar o farol. Por que isso é importante? Deixe-me dar-lhe alguns exemplos:

Exemplo 1: A lâmpada é um ponto quente na lente de cobertura, causado pela lente óptica, por exemplo, com uma lâmpada Xenon. Este ponto quente é tipicamente mais quente se a refracção existir (mundo real ou modelada) e por isso é importante para esses tipos de sistemas.

Exemplo 2: A luz solar (irradiação) é agrupada por uma lente óptica (por exemplo, lâmpada de Xénon, luz LED) e tem o ponto focal próximo a uma superfície que pode criar danos. Com o novo modelo de superfície PMC, podemos prever com precisão estes hotspots e modificar o design, incluindo escudos de calor nos locais certos, levando a designs melhores e mais duráveis.

Lâmpadas de cabeça são muito caras e muito delicadas. Os novos designs também são transparentes, tornando a estética um aspecto bastante importante. Para que os fabricantes de faróis mantenham a estética, ao mesmo tempo que estão confiantes quanto à durabilidade, precisam prever com precisão esses pontos de acesso.

A aplicação que estamos olhando hoje é a iluminação do farol, mas mais aplicações como médicos (raios X, varreduras MRI e radioterapia), fabricação de semicondutores e defesa precisam de uma modelagem precisa das propriedades de radiação, tornando o PMC muito atraente.

Voltar ao meu pequeno cientista e à realidade do arco-íris e da refracção. É tão bonito ver o seu entusiasmo! No outro dia ele me disse “Quando eu crescer, serei um físico principal no CERN”. Eu, claro, disse: “Isto é adorável, querida! Queres ser o próximo Brian Cox?” A resposta dele trouxe-me lágrimas de riso e lembrou-me que ele ainda é apenas um rapazinho. Ele disse: “Não mamã, prefiro manter o meu nome”!!!

“Para os pequenos cientistas do futuro”