新解释水的循环跳

研究人员揭示液压流体力学的跳跃,一个共同的水现象,很可能忽视我们每次打开水龙头但在教科书,甚至是一个主要记录的列奥纳多·达·芬奇在16世纪。

流水冲击表面时,它传播创造一个提高边界称为水跃。这种效果可以看到在运河和河流快速流动的水满足慢移动水或自来水打沉时,扩散来创建一个圆形薄膜的水流湍急的水。

自19世纪所有类型的水跃被认为是由重力。现在拉杰什•巴英国剑桥大学和他的同事们已经表明,小型圆形薄膜液压跳——那种我们看到当自来水利差触及下沉——实际上是能量损失从表面张力和粘度。

我们非常高兴,我们终于明白这种类型的水跃,我们可以非常准确地预测,”巴说。”我认为这是令人惊讶的,意想不到的表面张力决定了薄膜水跃的每个人,因为它是这样一个弱力。

巴在研究的时候发现液体喷射的影响在一个表面上创建一个薄边界层——这类飞机通常用于工业清洗和冷却的应用程序。当他解雇了水射流垂直表面上他注意到循环液压跳形成和决定进行调查。如果重力是在起作用,会跳不同的形状在不同的方向,但实验显示,如果水射流通常被解雇,水跃的相同的大小和形状是无论表面的方向,即使飞机被解雇是向上反重力的方向。

怀疑表面张力和粘度,负责团队设计了实验,不同这些参数使用飞机不同的水和酒精混合解决方案和表面活性剂。这导致了一种新理论,可以预测循环液压跳跃的大小根据粘度和表面张力,研究人员证实了比较他们的数据以及现有的文献。

“这是一个非常不错的作品,尤其是干净和清晰的分析,“评论道格拉斯Natelson在美国莱斯大学的物理学家。的新工作的难题分析包括表面张力和重力,,现在可以涵盖范围,大规模跳进运河和小规模的水槽。

巴表明这种新的认识可以减少用水量在工业系统中使用大功率的飞机,甚至可能国内淋浴。“知道如何操纵水跃的边界非常重要,因为大多数的动作发生在前的快速移动的薄液膜水跃,”巴解释道。“现在这个理论我们可以轻松地扩展或减少边界,所以它可以帮助预测和设计新的节水清洗和冷却系统。