每个摊煎饼的大妈,都是隐藏的大神!

我希望昨天能够考虑一下。

每个具有圆形,均匀厚度和无孔的薄饼都浓缩了生产者对面糊流体力学的深入理解。最近,两位物理学家找到了通过数学建模传播好煎饼的方法,并将这些发现写入论文。

本文转载自微信公众号“科学圈”(ID:keyanquan),原文于首次发表,标题为《每个摊煎饼的大妈,都是隐藏的流体力学专家》,并不代表智库的视角。

煎饼水果是许多中国人最喜欢的小吃,法国人也喜欢“法国煎饼”绉纱。人们热衷于根据自己的口味在薄煎饼中添加各种成分,但美味的煎饼必须有一个共同点:厚度均匀,火势恰到好处,没有洞。

容易说,很难做到。不要看姨妈在楼下卖早餐,然后把美味的蛋糕撒上两分钟。如果你自己做,你可能会找到。为什么不圆?这里怎么这么厚?如何翻身和休息?

为了制作完美的煎饼,écolePolytechnique的Edouard Boujo和新西兰坎特伯雷大学的Mathieu Sellier研究了它。我终于找到了它的含义,并在Physical Review Fluids上发表了一篇论文。

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传播薄煎饼有多难?

煎饼方法可以很容易地分为两种主要类型:使用诸如推子之类的工具快速推开面糊,或者转动平底锅以展开面糊。也许大多数非专业人士更容易做到这一点,两位物理学家专注于第二种方法。

例如

无论是薄饼还是中国煎饼,在加热过程中都会发生重要变化:热量会导致水分流失,导致面糊粘度增加。许多人可能已经发现,如果击球手刚刚在底池中时没有被击打,它会很快凝固,甚至不会扩散;但行动太快,很容易打破蛋糕。

您想要散布厚度均匀的薄煎饼吗?你能“感受”吗?

2

如何科学地传播一块蛋糕

作为流体力学领域的科学家,Celil和Banjo决定从这种物理特性开始,并使用数学模型来模拟形成的煎饼与加热容器中剩余残留面糊的相互作用。这是一项复杂而繁琐的任务,但与动手实验相比,它可以节省时间和精力。更重要的是,这允许严格监控每个变量和细节。

他们尝试了两种方法。第一种是使用参数调和方程来描述面糊的表面运动,并使用蒙特卡罗方法“猛烈解决方案”来找到参数的最佳组合。这里要考虑十个参数,包括面糊粘度,密度,罐倾角,半径,初始面糊厚度等。

煎饼的数学建模。如图所示,从上到下,从左到右,面糊的变化从t=0到t=7?t,t=4.29 Boujo和Sellier,Phys。 Rev. Fluids,2019

计算机在设定的参数范围内进行了大量的计算,传播了无数的虚拟煎饼,最后找到了改善击球手均匀性的方法。与不控制参数的情况相比,该方法可以将薄饼的均匀性提高约40%(可以指他们实际制作的早餐)。考虑到其背后的大量计算工作,这种方法不具有成本效益。

所以他们尝试了另一种方法这是一种称为伴随优化的数学算法:击球手的最终形式被用作目标函数,并且由施加到击球手的力引起的运动被描述为一系列偏微分方程,以提供约束,其上的目标执行功能。优化并找到最佳路径和方法,使面糊均匀平整。

在这种情况下,利用克服蒙特卡罗方法的优化算法,它以更少的计算实现了更大的性能提升。在该算法的帮助下,Celil和Banjo获得了移动容器中粘度不同的面糊的流动和成形特征。经过多次调整和模拟后,他们终于找到了制作薄饼的最佳方法,使蛋糕的均匀度提高了83%。

如图所示,图(a)是不受控制的控制组,图(b)是谐波优化的结果 - Boujo和Sellier,Phys。 Rev. Fluids,2019

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煎饼的终极含义

总之,在对非对照组,协调方程 - 蒙特卡罗解决方案以及随附优化解决方案的最终结果进行彻底比较后,研究人员找到了一种实用的煎饼方法:

倒入需要的面糊,将一块蛋糕一下子放入锅中,然后快速倾斜平底锅;面糊将流到平底锅的边缘,然后顺时针或逆时针转动平底锅一到两次,使未固化的面糊自然流动,形成。

根据伴随优化算法,当面糊逐渐被热量固化时,平底锅的倾斜度应逐渐减小,旋转速度应减慢。理想地,当倾角减小到零时,即,当平底锅处于水平位置时,面糊仅覆盖平底锅的底部。

应该注意的是,始终需要将锅转向相同方向并避免在旋转期间改变方向。

这种方法有一个很酷的名字:重力驱动液膜的最佳控制。该技术不仅可用于早餐,还可用于巧克力制作,涂层工艺和弹性壳制造。弹性壳在航空航天和船舶制造中具有重要应用。谁能想到追求美味的早餐也能促进工程技术的小小进步?

董事制度:苏慧芝

制片人:夏雨

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每个具有圆形,均匀厚度和无孔的薄饼都浓缩了生产者对面糊流体力学的深入理解。最近,两位物理学家找到了通过数学建模传播好煎饼的方法,并将这些发现写入论文。

本文转载自微信公众号“科学圈”(ID:keyanquan),原文于首次发表,标题为《每个摊煎饼的大妈,都是隐藏的流体力学专家》,并不代表智库的视角。

煎饼水果是许多中国人最喜欢的小吃,法国人也喜欢“法国煎饼”绉纱。人们热衷于根据自己的口味在薄煎饼中添加各种成分,但美味的煎饼必须有一个共同点:厚度均匀,火势恰到好处,没有洞。

容易说,很难做到。不要看姨妈在楼下卖早餐,然后把美味的蛋糕撒上两分钟。如果你自己做,你可能会找到。为什么不圆?这里怎么这么厚?如何翻身和休息?

为了制作完美的煎饼,écolePolytechnique的Edouard Boujo和新西兰坎特伯雷大学的Mathieu Sellier研究了它。我终于找到了它的含义,并在Physical Review Fluids上发表了一篇论文。

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传播薄煎饼有多难?

煎饼方法可以很容易地分为两种主要类型:使用诸如推子之类的工具快速推开面糊,或者转动平底锅以展开面糊。也许大多数非专业人士更容易做到这一点,两位物理学家专注于第二种方法。

例如

无论是薄饼还是中国煎饼,在加热过程中都会发生重要变化:热量会导致水分流失,导致面糊粘度增加。许多人可能已经发现,如果击球手刚刚在底池中时没有被击打,它会很快凝固,甚至不会扩散;但行动太快,很容易打破蛋糕。

您想要散布厚度均匀的薄煎饼吗?你能“感受”吗?

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如何科学地传播一块蛋糕

作为流体力学领域的科学家,Celil和Banjo决定从这种物理特性开始,并使用数学模型来模拟形成的煎饼与加热容器中剩余残留面糊的相互作用。这是一项复杂而繁琐的任务,但与动手实验相比,它可以节省时间和精力。更重要的是,这允许严格监控每个变量和细节。

他们尝试了两种方法。第一种是使用参数调和方程来描述面糊的表面运动,并使用蒙特卡罗方法“猛烈解决方案”来找到参数的最佳组合。这里要考虑十个参数,包括面糊粘度,密度,罐倾角,半径,初始面糊厚度等。

煎饼的数学建模。如图所示,击球手从上到下,从左到右,从t=0到t=7? , T=4. Boujo和Sellier,Phys。 Rev. Fluids,2019

计算机在设定的参数范围内进行了大量的计算,传播了大量的虚拟煎饼,最后找到了提高面糊均匀度的方法。与没有控制参数的情况(可能是指他们制作的实际早餐)相比,这种方法可以将薄煎饼的均匀度提高约40%。考虑到背后的大量计算工作,这种方法的成本效益确实不高。

所以他们尝试了另一种方式这是一种称为伴随优化的数学算法:将击球手的最终形状视为目标函数,并且由施加在击球手上的力引起的运动被描述为一系列偏微分方程以提供约束。在此基础上,优化目标函数,找到使面糊均匀平整的最佳路径和方法。

在这种情况下,伴随优化算法胜过蒙特卡罗方法,这可以用更少的计算量来实现更大的性能提升。在该算法的帮助下,Celil和Banjo获得了在移动容器中具有不同粘度的面糊的流动和成形特征。经过多次调整和模拟,他们终于找到了制作kori蛋糕的最佳方法,可以将蛋糕的均匀度提高83%。

bojo和sellier,phys.牧师。流体,2019年

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煎饼的终极意义

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综上所述,通过对非控制组、协调方程蒙特卡罗解和伴随优化解的最终结果的比较,研究人员找到了一种实用的煎饼方法:

一次将需要撒一块蛋糕的面糊倒入锅中,迅速倾斜盘成一定角度,面糊流到锅边,然后顺时针或逆时针转动盘一到两次,使未溶解的面糊自然流动,形成。

根据伴随优化算法,随着电池逐渐被热固化,锅的倾斜度应逐渐减小,转速应减慢。理想情况下,当倾角降到零,也就是说,当平底锅处于水平位置时,面糊刚好盖住平底锅的底部。

应注意的是,在旋转过程中,始终有必要朝同一方向转动锅,避免改变方向。

这种方法有一个很酷的名字:重力驱动液膜的最佳控制。这项技术不仅可用于早餐,还可用于巧克力制作、涂层工艺和弹性壳制造。弹性壳在航空航天和船舶制造中有着重要的应用。谁能认为追求一顿好早餐也能促进工程技术的小进步?

主任制:苏慧智

制片人:夏雨