中国科学出版社
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流体流动斗篷引导流线平滑地围绕圆柱形障碍物；b
流体流动斗篷是通过使流体通道的厚度越靠近障碍物越厚，越远离障碍物越薄来实现的
信用:科学中国出版社 隐身衣是一种人造物品，可以使穿着者透明，使其不被外面的观察者发现
也许，最著名的例子之一是哈利·波特拥有的隐身衣，他用它在第二次巫师战争中取得了巨大的成功
几个世纪以来，这种神奇的装置只存在于科幻小说中
超材料技术的最新发展为现实中实现隐身斗篷提供了一条可能的途径
超材料隐身衣的概念最早是由约翰·彭德里爵士和他的同事在2006年提出的
从那以后，研究人员试图实现不同版本的隐形斗篷
有一些光学斗篷可以使物体对可见光透明
有一些雷达隐身罩可以使物体不被雷达探测到
还有声学斗篷，可以使物体看不见声音
到目前为止，所有通过实验实现的隐形眼镜都是在超材料上实现的，超材料是人工构造的积木，有着精心设计的单元
这些单元充当超材料的人造原子
通过适当的设计，他们可以随意控制光速或声速，这是斗篷工程的关键特性
此外，超材料概念甚至可以扩展到流体动力学，以控制流体流动
然而，超材料单元的制造通常涉及复杂的微制造或纳米制造，使得大规模隐身衣的实现变得困难
在最近一期的《国家科学评论》上，由物理和数学科学学院的·张教授领导的研究团队与南洋理工大学电气和电子工程学院的教授合作，发表了一篇题为“无超材料流体流动斗篷”的论文
“它的目标是在不使用任何超材料的情况下实现大规模隐身衣的简化版本
视频1
左图:均质流体通道中的流体流动；中间面板:裸露圆柱形障碍物周围的流体流动；右侧面板:流体在斗篷覆盖的障碍物周围流动
信用:科学中国出版社 该团队考虑了理想流体流中的一种特殊类型的隐形斗篷
没有任何障碍，流体沿着一条直线流动，就像光在真空中传播一样
一旦障碍出现，平直的流线将会出现缺陷并遍布整个空间
通过检测流线的扭曲，外面的观察者能够感知障碍物的大小、形状和位置
一种流体流动斗篷试图掩盖这种扭曲，并恢复原始的直线流线
它控制流体流动的速度，引导流体更快地靠近障碍物，更慢地远离障碍物
以这种方式，流体一旦通过障碍物，就返回到原始路径，并继续沿着直线流动，就好像障碍物不在那里一样
根据伯努利方程，流体流动的速度与流体质量密度的平方根成反比
换句话说，为了控制流体流动的速度，需要明智地设计流体的质量密度
为此，传统方法通常依赖于复杂的超材料
团队从不同的角度解决了这个问题
他们发现了一种通过简单地设计流体通道的厚度来控制流体质量密度的替代方法
他们表明，较厚的流体通道会产生较小的质量密度，流体在其中流动得更快
因此，可以通过简单地使流体通道在靠近障碍物处更厚而在远离障碍物处更薄来实现大规模隐身衣
为了证明斗篷效应，研究小组实时记录了流体动力学，并比较了三种情况下的流体流动
在一段真实的视频中，左侧面板上的参考案例显示，流体在均匀通道中沿直线路径流动
中间面板对应于流线被裸露障碍物偏转的情况
右侧面板上的斗篷状外壳说明了流体流是如何绕过障碍物平稳引导并返回到原始路径而不发生偏转的
斗篷外面的直流线与参考案例中的相似
该团队的研究不仅为实现大规模流体流动斗篷提供了一个强大的平台，而且对微流体通道中的流体控制产生了深远的影响
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