طالبة أمريكية تحل مشكلة رياضية عمرها 100 عام

وتوصلت الطالبة ديفيا تياغي، التي تتابع دراستها العليا في هندسة الطيران بجامعة ولاية بنسلفانيا، إلى تعديل مبتكر على الحل الأمثل للقرص الدوار الذي قدمه عالم الديناميكا الهوائية البريطاني هيرمان غلاورت.

جاء هذا الاكتشاف بعد تشجيع من معلمها الدكتور سفين شمتز، الأستاذ في قسم هندسة الطيران والمؤلف المشارك للدراسة، وفقاً لما ورد في “إنترستينغ إنجينيرينغ”.

وتحدث شمتز عن اللحظة التي راوده فيها الشك حول تعقيد حل غلاورت قائلاً: “عندما تأملت في مشكلة غلاورت، شعرت أن هناك خطوات مفقودة وأن الحل كان معقداً للغاية، وكنت متأكداً من وجود نهج أبسط وأكثر فعالية”.

قبلت تياجي التحدي، وكرست ساعات طويلة من البحث والدراسة لتعيد النظر في المشكلة الرياضية، إلى أن تمكنت في النهاية من تطوير حل يعتمد على حساب المتغيرات، وهي طريقة رياضية متقدمة للتحسين المقيد.

وفي تعليقها على هذا الإنجاز، قالت تياجي: “أنشأت ملحقاً لمشكلة غلاورت يحدد الأداء الديناميكي الهوائي الأمثل لتوربينات الرياح، من خلال إيجاد ظروف تدفق مثالية تهدف إلى تعظيم إنتاج الطاقة”.

يمثل هذا الحل قفزة علمية مهمة في مجال هندسة الطيران والطاقة المتجددة، ويفتح آفاقاً جديدة لتحسين كفاءة توربينات الرياح، ما قد يسهم في تعزيز إنتاج الطاقة النظيفة على مستوى العالم.

ويؤكد شمتز أن العمل الأصلي الذي قام به غلاورت ركز فقط على أقصى معامل للطاقة يمكن تحقيقه، والذي يقيس مدى كفاءة التوربين في تحويل الرياح إلى كهرباء، ومع ذلك، فشل غلاورت في النظر في معاملات القوة الكلية والعزم على الدوار – الوحدة الدوارة ذات الشفرات المرفقة – أو كيف تنحني الشفرات تحت ضغط الرياح.

ويشرح شمتز: “إذا كانت ذراعيك ممتدتين وضغط شخص ما على راحة يدك، فعليك مقاومة هذه الحركة، نطلق على ذلك قوة الدفع في اتجاه الريح وعزم الانحناء الجذري، ويجب أن تتحمل توربينات الرياح ذلك أيضاً”.

ويتابع الأستاذ: “يجب أن تفهم مدى حجم الحمل الإجمالي، وهو ما لم يفعله غلاورت، ولكن أتوقع أن تشكل طريقة ديفيا الجيل التالي من توربينات الرياح، مما يدفع إلى التقدم في التصميم والكفاءة، فحل ديفيا جاء أنيقاً، وأعتقد أنه سيجد طريقه إلى الفصول الدراسية، في جميع أنحاء البلاد، وحول العالم”.