Истинная структура материала установлена по его свойствам

Российскими учеными был разработан новейший метод, используя который можно более точно и быстро воспроизвести структуру материала. Для этого необходимо знать лишь функцию, описывающую его свойства.

Представленный метод можно применять в различных дисциплинах: пищевая индустрия, материаловедение, газо- и нефтедобывающая промышленности.

Установлена точная структура материала

Данные исследования нашли поддержку в Российском научном фонде и получили грант на разработку. Результаты исследований были опубликованы в издании Physical Revieew Letters. Газ и нефть – это главные ископаемые, которые используют в качестве горючего при производстве металлов, стекла, этилового спирта. В природе газ и нефть залегают и фильтруются в пустотах коллекторов – горных пород (мел, песчаник, известняк). Эти коллекторы имеют многоуровневую структуру, которую сложно определить, но необходимо промоделировать процессы фильтрации и течение нефти и газа. При моделировании можно понять, где скапливаются полезные ископаемые, и где добывать их.

Авторы опубликованной статьи разработали новое решение задачи возобновления структуры коллектора по ее корреляционным функциям. Эти выражения описывают взаимодействия между точками системы в пространстве в конкретном задаваемом диапазоне расстояний. Исследователи подвергли проверке эту методику на изображениях природных коллекторов и искусственного пористого керамического материала.

Суть нового метода заключается в обработке корреляционных функций, которые описывают систему. Процессы, происходящие в коллекторе, случайны. Поэтому при расчетах  используют метод стохастических реконструкций. В конечном итоге ученые получают 2D и 3D-изображения пористого материала. Чтобы добиться наибольшей точности, ученым пришлось «сжать» по длине корреляционные функции. Изучение таких уравнений дает возможность достаточно быстро получить ориентировочную модель структуры и в дальнейшем ее уточнить, каждый раз добавляя новые детали. Исследователи не собираются на этом останавливаться, в планах у них сделать изображения более четкими и конкретными.

Этот метод позволяет решить две важные проблемы. В первую очередь, позволяет увеличить точность реконструкций, а во вторую очередь, скорость расчетного времени сокращается, что позволяет применять методику для решения прикладных задач. С помощью нового метода можно также решить проблему скейлинга изображения. Авторы статьи уже начали работу над созданием технологии супер-разрешения на основе новейшего метода.