Cel mai mic dintre copiii mei are 6 ani; un băiețel al noului mileniu. Nu este interesat de basme. Ceea ce îl fascinează este fizica. În special fizica particulelor, deși nu cred că știe cu adevărat care este diferența. Este obsedat de Large Hadron Collider de la CERN și se uită la conferințele TED cu Brian Cox. Există unul, în special, care vorbește despre ce nu a mers bine la LHC; acesta este preferatul lui. Cred că din cauza faptului că, la sfârșit, Brian Cox spune că încearcă să descopere elementele constitutive ale universului făcând particule mici să se ciocnească cu viteza luminii. Așadar, atunci când Leon se uită la un curcubeu, nu își imaginează oale de aur la capătul acestuia, ci, mai degrabă, particule care se ciocnesc și dezvăluie elementele constitutive ale universului.

Urmărirea particulelor (în termeni de lumină denumită ray tracing) este, în mod corect, o modalitate foarte bună de a simula lumina și efectele sale termice. Lumina se dispersează, se reflectă și se refractă și provoacă efecte termice asupra obiectului cu care vine în contact. Refracția este o proprietate foarte importantă a luminii și este, de asemenea, responsabilă pentru unele fenomene optice naturale, inclusiv curcubeul. Așadar, dacă există o oală de aur la capătul curcubeului, aceasta este cu siguranță una fierbinte!

În Simcenter STAR-CCM+ 2019.3 lansăm un nou solver stocastic de energie termică prin radiație (RTE) bazat pe metoda de trasare a razelor Surface Photon Monte Carlo (PMC) cu modelare a refracției. PMC este, fără îndoială, cea mai precisă metodă pentru RTE. Astfel, noul solver (PMC) este foarte precis și foarte eficient și modelează efectele de refracție și reflexie, ceea ce îl face foarte potrivit pentru aplicațiile cu faruri. Comparațiile cu modelul Discrete Ordinate Model (DOM), care este singurul alt model de radiație care modelează refracția, arată că noul model PMC este mai eficient și mai precis în predicția refracției decât DOM (consultați imaginile de comparație).

Refracția este schimbarea direcției luminii care trece dintr-un mediu în altul sau de la o schimbare graduală în mediul respectiv. În cazul farurilor, acesta poate fi plasticul farului sau chiar aerul din interiorul acestuia. Refracția este importantă atunci când ne uităm la siguranța termică. Pentru a putea prezice unde lumina va crea un punct fierbinte, trebuie să știm cum se refractează aceasta. În acest fel, putem lua în calcul încărcătura termică corectă de la LED-uri sau de la soare. Deoarece farurile au mai multe materiale care emit radiații, precum și plasticul exterior, lumina este refractată și creează puncte fierbinți în anumite zone, iar căldura poate deteriora farul. De ce este important? Permiteți-mi să vă dau câteva exemple:

Exemplu 1: Becul este un punct fierbinte pe lentila de acoperire, cauzat de lentila optică, de exemplu, cu o lampă Xenon. Acest punct fierbinte este de obicei mai fierbinte dacă există refracție (în lumea reală sau modelată) și, prin urmare, este important pentru aceste tipuri de sisteme.

Exemplu 2: Lumina solară (iradiere) este grupată de o lentilă optică (de exemplu, lampa Xenon, lumina LED) și are punctul focal aproape de o suprafață care poate crea daune. Cu noul model PMC de suprafață, putem prezice cu exactitate aceste puncte fierbinți și putem modifica designul prin includerea scuturilor termice în locurile potrivite, ceea ce duce la modele mai bune și mai durabile.

Foanele sunt foarte scumpe și foarte delicate. Noile modele sunt, de asemenea, transparente, ceea ce face ca estetica să fie un aspect destul de important. Pentru ca producătorii de faruri să mențină estetica, fiind în același timp încrezători în ceea ce privește durabilitatea, ei trebuie să prezică cu precizie acele puncte fierbinți.

Aplicația pe care o analizăm astăzi este iluminarea farurilor, dar mai multe aplicații, cum ar fi cele medicale (raze X, scanări RMN și radioterapie), fabricarea semiconductorilor și apărarea, au nevoie de o modelare precisă a proprietăților radiațiilor, ceea ce face ca PMC să fie foarte atractivă.

Întorcându-mă la micul meu om de știință și la realitatea curcubeelor și a refracției. Este atât de frumos să-i vezi entuziasmul! Zilele trecute mi-a spus: „Când voi fi mare, voi fi fizician principal la CERN”. Eu, bineînțeles, i-am spus: „Este minunat, dragă! Vrei să fii următorul Brian Cox?”. Răspunsul lui mi-a adus lacrimi de râs și mi-a amintit că este încă doar un băiețel. El a spus: „Nu, mami, prefer să-mi păstrez propriul nume”!!!!!

„Pentru micii oameni de știință ai viitorului”

.