科学家们对两种液体之间的界面进行了研究，重点研究了一种叫做界面张力的力。他们的数值模拟帮助他们更好地理解界面张力的作用机制。这项工作有助于理解界面流体动力学。它提供了从石油开采到医疗用途的各种领域的潜在应用。
他们的研究成果发表在《流体力学杂志》上。
在两种流体的界面上，科学家认为在完全混相或完全混合的系统中，扩散是很重要的。相比之下，油和水是不能混合的液体，它们不能很好地混合在一起。科学家们认为界面张力在完全不混相体系中是重要的。然而，即使在完全混相的体系中，如果混合过程缓慢，则预计会发生界面张力等力的作用。这被称为有效界面张力。
科学家们也知道，在流动强度和界面的水动力不稳定性之间存在单调关系——既不增加也不减少。流量越大，水动力不稳定性越大。最近用流动和有效界面张力进行的实验表明，单调关系出现了断裂。然而，实验并没有阐明在这一过程中起作用的机制。
“我们认为，阐明这一机制将在界面流体动力学领域具有学术价值，”东京农业技术大学(Tokyo University of Agriculture and Technology)助理教授铃木龙太(Ryuta X. Suzuki)说。
研究小组通过数值模拟阐明了有效界面张力对两种溶液混合过程中流动的影响。他们研究了两种液体之间的弱界面张力或有效界面张力对界面流体动力学不稳定性的影响，直到它们完全混合。
他们专门研究了一种叫做“粘性指进”的现象，即由于两种液体的粘度不同，接触面呈手指状扩散。粘性指指，也称为Saffman-Taylor不稳定性，是一种基本的，但难以控制的界面不稳定性。
通过他们的数值模拟，研究小组得到的结果推翻了传统的观点，即随着流速的增加，界面处的流体动力不稳定性会增加，即手指宽度会减小。他们的工作阐明了这一现象背后的机制。“特别是，目前的研究结果推翻了流动强度和不稳定性单调变化的假设，”印度理工学院(Indian Institute of Technology, Ropar)教授马诺兰詹·米什拉(Manoranjan Mishra)说。
这一结果表明，界面处的水动力不稳定性是可以消除的由有效界面张力和流动速度控制，是未来实验，数值和理论研究的先驱，将导致co控制方法粘指与有效的界面张力，”铃木说。
该团队认为这一结果是一个重要的发现，将有助于创造新的控制方法来提高石油采收率。他们也看到他们的工作在胃酸不溶解胃而只溶解食物的过程中有重要的应用。胃酸与胃粘液的关系与本研究有关，未来可能成为医学领域的一个重要概念。
铃木说:“虽然自20世纪50年代以来一直在研究粘指，但这项研究具有学术价值，因为它是一个决定性的结果，推翻了流动强度与界面流体动力不稳定性之间存在单调关系的传统观点。”展望未来，该团队希望他们的工作将成为进一步的实验，数值和理论研究的先驱，以有效界面张力的粘性指控方法。
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希望本篇文章《流体力学专家揭示界面张力的作用原理》能对你有所帮助！
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