Udvidelse af de grundlæggende principper for væskebevægelse
Fra regndråberne, der ruller ned ad dit vindue, til væsken, der løber gennem en COVID-hurtigtest, kan vi ikke gå en dag uden at observere væskedynamikkens verden. Naturligvis er, hvordan væsker bevæger sig hen over og gennem overflader, et meget undersøgt emne, hvor nye opdagelser kan have dybtgående virkninger inden for energikonverteringsteknologi, elektronikkøling, biosensorer og mikro-/nano-fabrikationer.
Nu, ved hjælp af matematisk modellering og eksperimentering, har forskere fra Kyushu Universitys fakultet for ingeniørvidenskab udvidet et grundlæggende princip inden for væskedynamik. Deres nye resultater kan føre til mere effektiv produktudvikling i mange væskebaserede industrier, såsom high-end elektronikfremstilling og lab-on-a-chip sygdomsdiagnose.
"Vi lever i en evigt tilstedeværende verden af væske og flow," forklarer adjunkt Zhenying Wang, den første forfatter til undersøgelsen, der blev offentliggjort i Journal of Fluid Dynamics . "I løbet af årtierne har forskere gjort en indsats for matematisk at beskrive de tilsyneladende simple fænomener med væskestrømning og spredning. For eksempel beskriver Tanners lov, hvordan en dråbe vand spredes på en fast overflade over tid."
Disse ligninger forbliver dog ufuldstændige. Selv den klassiske Tanners lov er kun gyldig for ikke-flygtige væsker som olie. Loven bliver mindre pålidelig, når det kommer til flygtige væsker som vand, alkohol og parfume på grund af termodynamikken mellem luft, væske og overflade, der spiller ind.
"Derfor undersøgte vi de nuværende love i håb om at udvide vores forståelse af dynamikken i flygtige væsker," fortsætter Wang. "Vi begyndte med matematisk at introducere parametre, der afspejler, hvordan flygtige væsker reagerer under lignende forhold, da Tanners lov blev afledt."
Holdet – i samarbejde med Prashant Valluri fra University of Edinburgh og George Karapetsas fra Aristotle University of Thessaloniki – gennemførte derefter en række eksperimenter, der omhyggeligt afbildede flygtige væskers bevægelse og termodynamik. Disse to tilgange gjorde det muligt for forskerne at opskalere de etablerede væskedynamiske principper og sammensætte et mere mangfoldigt billede af fysikken i flygtige væsker, der interagerer med en overflade og luften.
"Værket her skildrer en bred vifte af virkelige tilfælde og tegner et mere fuldstændigt billede af væskedynamik, som ikke kunne forklares blot ved Tanners lov," forklarer medforfatter af papiret lektor Chihiro Inoue.
"På et mere praktisk niveau kan disse resultater spille en væsentlig rolle i forskellige væskebaserede industrier, f.eks. inden for køling af elektronik og andre energienheder. Fluiddynamikkens verden kan være meget omhyggelig, men en omhyggelig undersøgelse af den er påkrævet. hvis vi håber på at tyde de grundlæggende strømme omkring os."
Varme artikler
-
Forskere udvikler måde at kontrollere lysets hastighed, sende det baglænsKredit:Petr Kratochvil/offentligt domæne University of Central Florida forskere har udviklet en måde at kontrollere lysets hastighed. Ikke alene kan de fremskynde en lyspuls og bremse den, de kan -
Brug af elektriske felter til at manipulere dråber på en overflade kunne muliggøre høj volumen, …MIT-forskere har udviklet hardware, der bruger elektriske felter til at flytte dråber af kemiske eller biologiske opløsninger rundt på en overflade, blande dem på måder, der kunne bruges til at teste -
Eksponentiel skalering af friktionskræfter i cellerEn polymer sammensat af et protein tubulin, det er en komponent i cytoskeletet involveret i intracellulær transport, cellulær mobilitet og nuklear division. Kredit:AMOLF AMOLF -forskere har præsen -
Stephen Hawking:Mester i multiversetFor at beskrive, hvad der sker ved big bang, to meget forskellige perspektiver på verden skal kombineres til én samlet ramme. Det var det, Thomas Hertog arbejdede på med Stephen Hawking, indtil Hawkin