Ученые придумали способ, который позволяет гораздо точнее и быстрее моделировать движение микроскопических частиц в воздухе.

Это может серьезно помочь в борьбе с загрязнением атмосферы.

Частицы из выхлопных газов, дыма лесных пожаров и других источников вредят здоровью — они связаны с инсультами, болезнями сердца и даже раком.

Но до сих пор предсказать, как они перемещаются, было крайне сложно.

Новый метод компьютерного моделирования, разработанный специалистами из Эдинбургского и Уорикского университетов, ускоряет расчет ключевого параметра — силы сопротивления воздуха — в 4000 раз.

Раньше подобные симуляции занимали недели, теперь их можно провести за часы.

Результаты опубликованы в издании Journal of Computational Physics.

Как это работает

• Вместо того чтобы моделировать огромные объемы воздуха вокруг частицы, ученые нашли математическое решение, учитывающее, как возмущения воздуха затухают с расстоянием.
• Это позволяет «приблизить» расчеты к самой частице без потери точности, экономя вычислительные ресурсы.

Наночастицы — одни из самых опасных для человека, но их сложнее всего изучать, — говорит ведущий автор исследования Джорджос Тациос. — Наш метод упрощает моделирование их поведения в сложных воздушных потоках.

Применение технологии не ограничивается экологией. Она может помочь в разработке:

• систем доставки лекарств с помощью наночастиц,
• более точных датчиков загрязнения воздуха,
• технологий для «чистых комнат» в производстве микрочипов.

Новая разработка позволяет:

• Быстрее прогнозировать распространение вредных частиц — например, при лесных пожарах или промышленных выбросах.
• Точнее оценивать риски для здоровья — зная, как частицы ведут себя в легких, можно улучшить стандарты безопасности.
• Удешевить разработку технологий — от систем очистки воздуха до медицинских нанороботов.

Метод все еще требует мощных суперкомпьютеров (вроде ARCHER2), что ограничивает его применение в реальном времени — например, для мгновенного анализа загрязнения в городах.

Ранее ученые выяснили, как загрязнение воздуха влияет на сердце.