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科学家揭示弹性湍流与经典牛顿湍流的共同之处比预期的要多

导读 血液、淋巴液和其他生物液体可能具有令人惊讶的、有时甚至令人不安的特性。许多生物溶液都是非牛顿流体,这种液体的特点是应力和应变之间存...

血液、淋巴液和其他生物液体可能具有令人惊讶的、有时甚至令人不安的特性。许多生物溶液都是非牛顿流体,这种液体的特点是应力和应变之间存在非线性关系。因此,非牛顿流体的行为不一定与人们对液体的预期一致。例如,一些特殊的流体在轻轻触碰时会变形,但在施加强力时几乎会像固体一样表现。

生物溶液也不例外,它们具有独特的性质——其中之一就是弹性湍流。该术语描述了将低浓度聚合物添加到水性液体中所产生的混乱流体运动。这种类型的湍流仅存在于非牛顿流体中。

它的对应物是经典湍流,发生在牛顿流体中,例如在河流中,当高速流过桥梁支柱时。虽然存在描述和预测经典湍流的数学理论,但弹性湍流尽管对生物样本和工业应用很重要,但仍在等待这样的工具。

“这种现象在微流体中非常重要,例如在混合少量聚合物溶液时,这可能很困难。由于流动非常平稳,它们无法很好地混合,”复杂流体和流动部门负责人 Marco Edoardo Rosti 教授解释说。

到目前为止,科学家们认为弹性湍流与经典湍流完全不同,但该实验室在《自然通讯》杂志上发表的论文可能会改变这种观点。OIST 的研究人员与印度 TIFR 和瑞典 NORDITA 的科学家合作,发现弹性湍流与经典牛顿湍流的共同点比预期的要多。

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