科学家发现阻止流体中“粘性手指”的新方法

任何尝试过向几乎空的皂液器底部加水的人都可能会看到奇怪的效果。水通常不会与剩余的肥皂顺利混合,而是直接穿过肥皂,产生微弱的水花。物理学家将这种行为称为“粘性指状”,当一种稀薄的流动液体时就会发生这种现象[…]《科学家发现阻止流体中“粘性指状”的新方法》一文首先出现在 Knowridge 科学报告上。

来源:Knowridge科学报告

任何尝试过向几乎空的皂液器底部加水的人都可能会看到奇怪的效果。

水通常不会与剩余的肥皂顺利混合,而是直接穿过肥皂,产生微弱的水状飞溅。

物理学家将这种行为称为“粘性指法”,当稀薄的流动液体在有限的空间内推入较稠的液体时就会发生这种情况。两种液体相遇处形成微小的手指状分支,形成不稳定的流动模式。

现在,芝加哥大学的研究人员发现了一种减缓和延迟这些液体“手指”形成的新方法。

他们的研究结果发表在《科学进展》上,可以改进从石油开采到地下碳储存等技术。

粘性指法不仅仅是在肥皂瓶中看到的好奇心。它影响许多工业和环境过程。例如,能源公司有时将二氧化碳气体泵入地下,将石油推向开采井。

但是,当气体形成不稳定的手指时,它可以直接穿透石油,而不是有效地移动石油。结果,大量石油可能仍被困在地下。

同样的问题也可能影响将二氧化碳储存在地球表面深处的努力,作为减缓气候变化项目的一部分。

科学家们对粘性指法进行了数十年的研究,因为它是自然模式形成的最清晰的例子之一。类似的分支模式可以在河流系统、树根和材料中蔓延的裂缝中看到。

不稳定性取决于几个因素,包括液体混合的容易程度、它们之间的厚度差异以及稀释液体的注入速度。通常,当液体之间的边界变得不稳定时,它会产生波浪和分支手指。

在这项新研究中,研究人员想知道是否可以仅通过改变液体相遇边界的形状来减少指移。