Физики выяснили, как лучше всего останавливать песчаные дюны

Смоделировав динамику перемещения песчаных дюн в лаборатории, ученые из Кембриджа определили, какие препятствия пропускают дюны сквозь себя, а какие, напротив, их останавливают.

По мере расширения пустынь песчаные дюны все больше угрожают прилегающим объектам инфраструктуры, поглощая дороги и целые дома. А движущиеся дюны на морском дне блокируют судоходные пути и повреждают подводные кабели и трубопроводы. Иногда дюну нужно остановить любой ценой, но в некоторых случаях лучше сделать так, чтобы она прошла через препятствие как можно быстрее: например, тяжесть неподвижной дюны с большей вероятностью повредит трубы.

Британские исследователи провели серию экспериментов в лаборатории, чтобы выяснить, как дюны взаимодействуют с препятствиями различной формы. Для этого команда соорудила кольцевой резервуар, а в него насыпали песок и заливали воду. Затем в воду помещали лопасти, которые при вращении создавали течение и заставляли дюны двигаться. Размещая на пути дюны препятствия различного размера и формы, ученые исследовали их взаимодействие.

Эксперименты показали, что эффективнее всего движение дюны останавливают высокие и тонкие препятствия, а лучше всего пропускают сквозь себя — цилиндрические (как, например, трубопровод). На основе полученных данных ученые построили модель, прогнозирующую взаимодействие дюны с препятствием. Оказалось, большое влияние на движение песчаной дюны оказывают турбулентные потоки воздуха или жидкости у ее краев.

Результаты этой работы помогут создавать более эффективные преграды, которые защитят от песчаных дюн сельскохозяйственные угодья и объекты инфраструктуры. Кроме того, ограничив перемещение дюн, ученые надеются сохранить их экосистему.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review Fluids.