流体动力学家研究如何“压水花”

流体动力学领域的专家和跳进游泳池的儿童都知道，掉进流体中的物体会溅起水花。一项新的研究发现，单层可渗透织物——本研究中的卫生纸——会导致容易被水浸湿的球体产生异常高的喷雾，但添加几层织物可以完全防止喷雾。

在美国物理学联合会出版集团下属的《流体物理学杂志》上发表的一项最新研究中，佛罗里达中部大学的研究人员探索了单层薄无纺布对落球飞溅动力学的影响。他们的发现表明，增加的织物层可以改变喷雾的大小。

研究人员使用高速摄像机记录不同大小的球体从平台落入表面有多达四层卫生纸的鱼缸。

"我们所看到的有些令人惊讶。"该论文的作者之一安德鲁·迪克森(Andrew Dickerson)说，“当只有一层非常薄的可渗透织物时，你实际上可以看到更大的喷雾高度。你需要在水面上铺上厚厚的一层纸，看看减少喷水的效果。”

当一个球体穿透一层织物时，它会导致水流分离，因此空气被吸入到表面以下的气泡中，或球体后面形成的“空腔”中。

这种空腔表面的形成导致更高的喷射，并在球体上产生额外的阻力，即使在较低的速度下。通常，这种空腔仅形成在由防水材料制成的球体中。

然而，当球击中三层或四层织物时，它不能穿透织物，从而消除飞溅。该团队计划测试具有不同性能的其他类型的织物。

总的来说，这项研究证实了“我们可以用像卫生纸这样简单而普通的东西来调节导致溅水的物体的高度。”迪克森说，“但应该注意的是，一点点布料可能会产生比没有布料更糟糕的效果。”

(宗华)

相关论文信息:DOI: 10.1063/1.5036655

中国科学新闻(2018-08-16，第二版国际)