Digital Debuning：有动机冰山海报一直骗我们吗？
通常只有10%的冰山露出水面。这一有趣的事实已经被广泛采用为人类体验中可观察和不可见元素的视觉类比，特别是被一些俗不可当的励志海报的制作者所采用。你可能已经看过下面这张图片的一些迭代，展示了表面之下影响其他人看到的成功的元素。
对于大多数人来说，这个磨损的牵引力可能几乎没有登记，但科学家和工程师可能有一种唠叨的感觉，这张照片有什么问题。物理是否支持我们看到一千次的浮动冰山形象，或者这个励志海报这一直都撒谎给我们？
一般来说，“冰山一角”这个比喻是有科学依据的。冰的密度是海水的十分之九，由于密度相似，冰山的90%确实漂浮在水面以下。然而，问题在于冰山漂浮时的方向。
一个不对称的物体，具有相当均匀的密度，像经典的冰淇淋锥形冰山，不可能在垂直方向上静止。就像游泳池里的面条是水平漂浮的，而不是垂直地上下漂浮一样，它有理由认为，冰山会以一种最均匀地分布其质量的方式静止下来，很可能是水平方向的。
没有现成的冰山形状的游泳池玩具，下一个最佳选择是使用计算流体动力学(CFD)软件来测试这一假设。配备了一个三维虚拟冰山模型Altair CFD.TM值，我们开始确定冰山在水中会停留的方向。
选择光滑的粒子流体动力学（SPH）求解器用于本练习。Altair CFD还包括通用Navier-Stokes和格子Boltzmann方法（LBM）求解器，而是模拟冰山的详细几何，因为它与水相互作用，SPH优于这些基于网格的方法。SPH是一种基于颗粒的数值方法，尤其擅长在受重变形影响的模拟流以及移动边界和自由表面流动的模拟流动。SPH的实际应用包括bob电竞官方齿轮箱，喷嘴模拟，混合和水管理中的油流量，如涉水和晃动。
SPH还在图形处理单元（GPU）上缩放，使得复杂几何流动预测的模拟比CPU的有限体积代码快得多。考虑模拟模型的规模，基于GPU的SPH分析的更快处理时间尤其有用。
冰山是尺寸的逼真 - 形状拟合大约447米长的棱镜，382米宽，646米高，并在一个惊人的2900万公民吨中重量。参考，伟大的据估计，吉萨金字塔重达600万吨，使这座冰山的质量超过了这个世界的奇迹超过4倍。海水的假设密度为1027千克/米3.(北极水)和海冰的密度取900公斤/米3.。这导致冰山占据3230万立方米的体积。换句话说，如果这件事是移动，它会产生一个大的飞溅。
情况下设置
我们采用了类似于通常被描绘为“漫画冰山”形状的几何图形——这个形状通常看起来像两个由共同的基座连接起来的锥形(见图1)。
冰山被任意定位在具有周期性边界条件的池中测量1200x1200x700m的池中。初始位置是有目的地反映常用的位置。没有分配初始力或速度，因此最初一切都完全静止。
使用的粒子分辨率为3 m，产生约3630万个粒子。这可能看起来很粗糙，但请记住，演习的范围是评估冰山的稳定性，而不是集中在小规模的流动结构。
整个预处理设置是执行的牵牛星SimLabTM值，它允许对关键物理性质的琐碎定义，如质量计算，质量中心的位置，和惯性矩。整个预处理工作大约需要30分钟。
然后使用Altair CFD的SPH求解器进行仿真。这种特殊的模拟是一个罕见的情况下需要双精度，因为不同物理性质的尺度差异是太多的处理单一精度。
考虑到问题的几何规模，预计冰山沉降将需要几分钟的物理时间，所以我们选择模拟5分钟的物理时间。在单个GPU节点上进行模拟总共花费了36个小时。
结果
正如预期的那样，人们发现冰山最初处于不稳定的位置。冰山开始上升并向一侧翻转。由于冰山在整个模拟过程中(5分钟物理时间)持续沉降，因此不会立即发现冰山的稳定状态/位置。然而，可以说主要的动态发生在前2分钟。这也可以通过冰山质心(CoM)的Y坐标图来说明。初始CoM位置在333 m，开始稳定在393 m左右。图3所示的一组图像显示了稳定过程中最动态的序列，即物理时间的前80秒。
下面可以在5分钟模拟的全动画。为了解决硬盘空间，输出仅限于形成25帧的每秒视频。这意味着在视频中，5分钟的物理时间被压缩成12秒。此外，时间注释被添加到角落中，以便于时间跟踪。这只是一个备注，以便在任何人通知冰山就足以快速地向这种大规模几何形状移动时，这只是一个备忘录。
结果的二次分析表明，这种庞大的冰山的移动可能导致高度超过10米（33英尺）的波。由于分辨率有限，可能会在细小的溅射（喷雾）和精确波高度，但是幅度的阶数应该指示要预期这种大规模的溅。
更有趣的是，看着速度场表明，虽然冰山正在稳定，但在它下面开发了大量的高速电流。该电流从冰山到海底的大约5米/秒传播，随着它击中海底而分散。目前的形状与反向蘑菇云非常相似。在下面的视频中可以看到完全开发的结构，在250秒处冻结。
巨大的冰山最终会以一个不同的方向固定下来，而不是通常显示在动机海报上，推翻了共同的形象，并证实了我们最初的假设。虽然这个漂浮冰山的戏剧性的重新定位是严格的假设，但它可能说明了一个巨大的冰山从北极或南极大陆架断裂所产生的潜在流体动力学。
所以，如果泰坦尼克号的驾驶室里贴了一张准确的励志海报，悲剧就可以避免了吗?我们永远不会知道。但有了流体动力学仿真软件，产品工程师和分析人员可以更精确地预测复杂几何形状周围的流体流动，省去了大量对实体原型的臆测和成本，从而为汽车、航空航天和重工业动力系统等高价值产品提供动力传动系统组件。
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