东京大学 东京大学的研究人员开发了一种新的物理模型，该模型结合了粘度的密度依赖性，以理解粘性流体与管壁的相互作用，有望提高石油运输等工业过程的效率
学分:东京大学工业科学研究所 东京大学工业科学研究所的研究人员使用复杂的物理模型来模拟流体通过管道的行为
通过包括剪切诱导气泡形成的可能性，他们发现，与许多先前工作的假设相反，流体在与固定边界接触时会经历显著的滑移
这项研究可能有助于减少泵送流体时的能量损失，这是许多工业应用中的一个重要问题，例如天然气和石油供应商
流体动力学是物理学中最具挑战性的领域之一
即使使用强大的计算机和简化的假设，精确的流体流动模拟也是众所周知的难以获得
研究人员通常需要预测现实世界应用中流体的行为，例如石油流经管道
为了使问题变得更容易，通常的做法是假设在流体和固体边界(在这种情况下是管壁)之间的界面处，流体流动而不滑动
然而，支持这一捷径的证据一直缺乏
最近的研究表明，在某些情况下会发生滑动，但是物理机制仍然是神秘的
现在，为了更严格地理解流动滑移的起源，东京大学的研究人员创建了一个先进的数学模型，其中包括溶解气体在管道内表面变成气泡的可能性
“液体流动的无滑移边界条件是流体动力学中最基本的假设之一，”第一作者御用谷谷解释道
“然而，这个条件没有严格的物理基础，忽略了气泡的影响
" 为此，研究人员将纳维尔-斯托克斯方程(控制流体流动的基本定律)与金兹堡-朗道理论(描述相变，如从液体到气体的变化)结合起来
模拟显示，流动滑移可能是由管壁上形成的微小微气泡引起的
这些气泡是由流体中的剪切力产生的，在现实生活中经常无法检测到，因为它们仍然非常小
“我们发现，伴随粘度变化的密度变化会使系统不稳定，从而形成气泡
资深作者Hajime Tanaka说:“剪切诱导的气相形成为流体滑动提供了自然的物理解释。”
黑谷说，“我们项目的结果可以帮助设计新的管道，输送粘性流体，如燃料和润滑剂，同时减少能量损失
" 这项工作发表在《科学进展》杂志上，名为“固体表面液体流动滑移的新物理机制”
"
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