Kas ir Fluidika?

Fluidiku nedrīkst jaukt ar šķidrumu un gāzu saspiešanu vai izplešanos kā hidraulisku vai pneimatisku enerģijas avotu. Tā vietā šķidruma plūsma tiek uztverta kā vide, kas spēj mainīt tā raksturu, pārnest šo informāciju un pārraidīt to citām plūsmām. Šķidruma ierīces galvenajai darbībai nav kustīgu daļu.

Pirmais pieņēmumu kopums par šķidruma dinamiku ir klasiskās mehānikas Ņūtona fizika. Tam tiek pievienoti ātruma, spiediena, blīvuma un temperatūras mainīgie kā telpas un laika funkcijas. Īpaši svarīgs ir papildu likums — “kontinuuma pieņēmums”, ka šķidruma plūsmas raksturlielumus var aprakstīt, neņemot vērā zināmo faktu, ka šķidrumi sastāv no diskrētām molekulārām daļiņām. Gan teorētiskie, gan empīriskie fiziķi turpina paplašināt skaitļošanas izpratni par kustībā esoša šķidruma viskozitāti, turbulenci un citām īpatnējām iezīmēm. Inženieri ir sekojuši ar arvien sarežģītākām šķidruma ierīcēm.

Fluidics tehnoloģijai nebija pilnīgas iespējas nobriest. Pirmās loģiskās shēmas, tostarp pastiprinātājs un diode, tika izgudrotas 1960. gadu sākumā. Vienlaikus tika realizēti tie paši signāla pastiprināšanas un pārraides jēdzieni, izmantojot elektronu plūsmu, un cietvielu tranzistora izgudrojums ievadīja digitālo revolūciju.

Šķidruma fiziskā plūsma, protams, nevar līdzināties elektrona ātrumam. Šķidruma signālu procesora darbības ātrums parasti ir tikai daži kiloherci. Tomēr atšķirībā no elektrona šķidruma vai gāzes masas plūsmu neietekmē elektromagnētiskie vai jonu traucējumi. Tāpēc šķidrumi joprojām ir nepieciešami, lai kontrolētu dažas sistēmas, kas nepanes problēmas, piemēram, militāro avioniku. Fluidika ir arī attīstījusies par efektīviem analogo datu procesoriem, jo ​​šķidrumi plūst kā vilnis.

Viens no lielākajiem fluīdu izaicinājumiem ir tas, ka šķidruma dinamikas principi acīmredzami atšķiras atkarībā no mēroga. Protams, klimatologiem vēl ir pilnībā jāsaprot, kā uzvedas masīvi lieli ūdens objekti vai gaisa straumes. Tāpat zinātnieki ir atklājuši, ka, pētot nanotehnoloģiju mērogā, šķidrumi uzvedas ļoti atšķirīgi. Pēdējās, ko sauc par nanofluidiku, turpmākā izpēte un pielietošana rada iespēju izveidot ievērojami ātrākas un sarežģītākas shēmas, tostarp vairāku vārtu blokus paralēlai apstrādei.