物理科学/动力学
慢动作气泡折叠
粘性气泡的破裂对地球物理学、玻璃制造和食品加工具有实际意义。先前的研究表明,重力或小穿刺可能在粘性气泡的起皱和坍塌中发挥作用。通过研究具有一系列粘度的气泡,并倾斜它们侧向和倒置,科学家得出结论,重力不是一个因素。相反,压缩液体的表面张力和动态应力似乎是气泡行为和起皱不稳定的主要驱动机制。
抽象的说法
粘性气泡在自然和工业环境中都普遍存在。它们的破裂和折叠可能伴随着通常与弹性片相关的特征,包括径向皱纹的发展。先前的调查人员得出结论,薄膜重量是造成薄膜坍塌和皱纹不稳定的原因。
相反,我们在这里的实验表明,重力的作用可以忽略不计:同样的折叠和皱纹独立于气泡的方向而出现。我们发现表面张力会推动坍塌,并引发动态屈曲不稳定。由于薄膜重量无关紧要,我们的结果表明,皱纹可能同样伴随着相对较小的、弯曲的粘性和粘弹性薄膜的破裂,包括那些负责呼气事件产生的气溶胶的呼吸道薄膜。
粘性气泡的产生恶化它带来的问题
粘性气泡是动力学的产物,在现实中存在不少的物理现象都同气泡有关,吹气泡是小孩玩的一种游戏,随着气泡的上升,压缩液体的表面张力和动态发生变化,气泡便发生了破裂。小穿刺可以影响气泡的存在状态,却不是气泡破裂的因素。
除了吹气泡这种游戏之外,气泡也被各种脑洞很大的人想象为炸弹。其实,气泡中的确存在能够产生爆炸的那一类,并被称之为气泡炸弹,有人甚至想象为空气炮。
气泡(空泡)在流体中的运动学形态和动力学特性一直是流体力学,环境工程,医学和船舶与海洋工程等多种领域的研究热点之一,其与水中结构的流固耦合效应以及对结构的载荷特性也是工程上关心的问题.仅以船舶与海洋工程领域为例,较著名的气泡(空泡)现象就有螺旋桨空泡,水下爆炸气泡和气泡减阻技术中的微气泡等。
借助粘性气泡动力学方程,可以通过气泡有效分析水下冲击波对船体的伤害,进而提前做出防范。
解决粘性气泡并使之为人所用
现代人发明了超空泡技术,减少甚至学出气泡对水下移动物体的影响,超空泡技术是一种有效的水下高速体减阻技术,其主要原理是一层气泡在高速体表面形成,使高速体与液体分离,减小其接触面积,从而减小粘性阻力。
这被引用为水下潜艇所制造的保护膜,也有人将气泡想象为隔离水下城市和水的膜。其实,只要气泡的表面张力和动态维持在合适的状态,气泡就可以一直维持存在。现在,科学研究,气泡会破裂的原因主要是气泡进入空气中会膨胀导致气泡变大而发生变化,导致气泡表面张力和状态发生剧烈的变化。
现在的科学研究表明,只要有同样的力量去抵消气泡的表面张力,实现逆运动的话,气泡就可以一直存在,这或许能够为未来的小天才提供参考和建议,去制造一些可靠的发明。
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