重大突破:首次实现气泡规律运动的控制

AI快讯1个月前发布 niko
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在科学探索的征程中,一项引人瞩目的发现诞生。关剑辉与同事在研究中取得重大突破,首次实现了对气泡规律运动的控制。

传统的气泡动力学研究中,虽然亥姆霍兹、瑞利等学者做出了贡献,也有学者利用声波驱动气泡,但气泡走向一直无规律。而此次研究发现,垂直振动流体腔中的气泡能自发打破对称性,沿上壁“疾驰”,其自推进源于振动模式间的共振相互作用。

研究团队采用“实验-模拟-理论”三步走战略。实验中,向充满硅油的透明流体腔注入气泡,当驱动振幅超过临界阈值,气泡便开始“疾驰”。通过调节气泡体积和驱动力,气泡可呈现直线运动、轨道运动和“奔跑-翻滚”运动等不同方式。

模拟纳维-斯托克斯方程发现半球形气泡也会“疾驰”,光谱分析揭示气泡运动关键。简化振荡器模型更是揭示了该机制在其他系统实现的可能性,展示了在传热系统、微流体等多领域的应用潜力。

值得一提的是,这一发现源于一次偶然。关剑辉最初研究“奔跑的法拉第波”,实验中意外发现小气泡垂直于振动方向“疾驰”。带着诸多疑问,他深入研究,突破重重挑战,如控制气泡大小、保证实验环境稳定等。

关剑辉海外求学多年,研究专长广泛。此次成果是团队共同努力的结晶,文章发表后获得高度评价。如今他出站希望回家陪伴家人,同时对“疾驰气泡”未来应用充满期待。

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