<p>一組研究人員通過一項具有數(shù)千年歷史的技術(shù)實驗發(fā)現(xiàn)了控制流體流動的新法則：一根吸管。 這些知識可能有助于改進(jìn)醫(yī)療和工程應(yīng)用中的流體處理。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們發(fā)現(xiàn)，通過吸管啜飲違反了所有先前已知的關(guān)于管道或管子流動阻力或摩擦的定律。&rdquo;紐約大學(xué)庫朗數(shù)學(xué)科學(xué)研究所副教授、該研究的作者 Leif Ristroph 解釋道。 ，它出現(xiàn)在流體力學(xué)雜志上。 &ldquo;這促使我們尋找一種新定律，該定律適用于以任何速率通過任何尺寸的管道流動的任何類型的流體。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>在自然界和工業(yè)中的許多情況下，液體和氣體流過管道、管子和管道，例如血液流動和輸油管道。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;管道流動問題一直是流體力學(xué)研究中最基本和最重要的問題之一，并且在許多方面開發(fā)了該領(lǐng)域來解決這個問題。&rdquo;紐約大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)實驗室主任 Ristroph 解釋說，該實驗室的研究人員進(jìn)行了。</p> <p>&nbsp;</p> <p>然而，在他們的工作中，Ristroph 和他的同事發(fā)現(xiàn)所有已知的與壓力和流速有關(guān)的定律僅在特定條件下才準(zhǔn)確。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了得出這個結(jié)論，他們進(jìn)行了一系列實驗&mdash;&mdash;使用幾種液體測量不同長度和直徑的金屬管道的流量和壓力。 目的是確定這些因素如何與流經(jīng)管道的摩擦阻力相關(guān)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們的數(shù)據(jù)表明，著名的經(jīng)典流動摩擦定律僅適用于某些流速和管道尺寸的組合。&rdquo;Ristroph 解釋道。 &ldquo;當(dāng)現(xiàn)有法律不能很好地發(fā)揮作用時，我們制定了條件，并且我們在眼皮底下發(fā)現(xiàn)了一個很好的例子：用吸管喝水。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>據(jù)認(rèn)為，吸管早在 5500 年前就已在美索不達(dá)米亞早期的蘇美爾文明中使用。 但是之前沒有研究過它們運行的流體動力學(xué)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員將他們的研究擴(kuò)展到包括幾種吸管&mdash;&mdash;一種細(xì)的咖啡攪拌器類型、一種普通的蘇打水類型和一種寬的珍珠奶茶類型&mdash;&mdash;他們進(jìn)行了實驗來確定飲用過程中典型流速的摩擦力。</p> <p>&nbsp;</p> <p>吸管和類似尺寸管道的數(shù)據(jù)與任何已知定律都不匹配，這些定律以發(fā)現(xiàn)者、科學(xué)家 Evangelista Torricelli 和 Jean L&eacute;onard Marie Poiseuille 等人的名字命名。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員發(fā)現(xiàn)，每條經(jīng)典法則都失敗了，因為它假設(shè)管道要么很短要么很長，水流要么非常慢要么非?？?。 包括細(xì)管在內(nèi)的中間情況涉及復(fù)雜的因素，例如流量如何沿管道長度變化以及它是變得平滑和層流還是粗糙和湍流。</p> <p>&nbsp;</p> <p>對這種影響進(jìn)行建模使團(tuán)隊能夠推導(dǎo)出一個單一的數(shù)學(xué)公式，其預(yù)測與所有管道和吸管以及所有被測試的流體和流速的實驗測量結(jié)果相匹配。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;通用公式可能非常有用，例如，在理解和模擬循環(huán)系統(tǒng)中的血流方面。&rdquo;Ristroph 觀察到。 &ldquo;我們的靜脈、動脈和毛細(xì)血管基本上是具有許多不同直徑、長度和流速的管道。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>該論文的其他作者包括 Courant 博士生 Olivia Pomerenk、紐約大學(xué) Tandon 工程學(xué)院博士生 Simon Carrillo Segura，以及研究期間的紐約大學(xué)本科生 Fangning Cao 和 Jiajie Wu。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項工作得到了國家科學(xué)基金會 (DMS-1847955、DMS-1646339) 的資助。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote>