近日，機械與動力工程學院夏溪副教授與香港理工大學張鵬副教授合作，在《美國科學院院報》（Proceedings of National Academy of Sciences）上發(fā)表論文，揭示液滴融合過程中“液橋”不同增長規(guī)律的奧秘，提出了一個“液橋”增長的統(tǒng)一理論，有效兼容并整合了前人發(fā)現(xiàn)的粘性和慣性區(qū)間的規(guī)律。夏溪為論文第一作者。
文章提出的“液橋”增長的統(tǒng)一理論，其核心是將流體力學N-S方程簡化至一個常微分方程，在建模過程中創(chuàng)新地采用了積分公式和漸進分析等一系列數(shù)學方法，并且結合流動自相似性和界面渦流等物理認識，所得最終解的形式簡單優(yōu)美。
液滴融合在自然界和工業(yè)應用中常常起到至關重要的作用，例如雨云的形成以及火箭中燃料的噴霧混合等。如今，科學家們借助高速相機已經(jīng)能夠清晰捕捉液滴融合中轉瞬即逝的“液橋”增長過程。研究發(fā)現(xiàn)，“液橋”的增長分為兩個不同的區(qū)間，在每個區(qū)間滿足不同的增長規(guī)律。當液滴較小或者粘性較大的時候，“液橋”隨時間線性增長；當液滴較大或者液體粘性較小（慣性較大）時，“液橋”隨時間的平方根線性增長。夏溪的研究為這兩個階段的規(guī)律提供了統(tǒng)一的理論解釋。
論文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.1910711116
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