超人穿披风竟能减少阻力?

    期次:第1680期   

(上接第1版)2018年4月起,田新亮研究小组采用实验方法逐步证实了“软尾减阻”猜想,并建立理论模型深入探讨其背后的物理机制。首先,他们搭建了竖直流动肥皂膜实验系统“SJTU-FILM”,实现了对准二维流场的稳定模拟;然后,在尝试了多种柔性材料后,成功构造了“刚性平板-柔性细丝”耦合系统并将其置入“SJ-TU-FILM”中,形象地模拟了“穿着披风”的钝体在流场中运动的场景。为了确保获得高质量的实验数据,他们还自行研制了精度高达0.01毫克的测力装置,发明了连续调节柔性细丝长度的方法,成功实现了在不中断肥皂膜流动条件下的连续稳定测量。

研究表明,给一个平板“穿上”其2.3倍长度的“披风”,减阻效果最高可达10%。研究小组还惊喜地发现,类似的减阻现象稳定存在于较宽的流速范围内,且对细丝的刚度不太敏感。需要指出的是,该研究依然只是揭开了“软尾减阻”这一新型流固耦合问题的冰山一角,期待在不久的将来,有更详细深入的理论和数值研究来揭示其深层次的物理机制,直至实现工程应用。或许有一天,我们真的会看到身着宽松衣服奔跑的运动员,或者穿着“披风”深潜的“蛟龙号”!

该研究由田新亮副教授带领三名硕士研究生独立完成,上海交通大学为唯一署名单位。论文第一作者高颂已毕业,目前于美国西北大学攻读博士学位;第二作者潘松和第三作者王怀成均为硕士二年级研究生;最后作者和通讯作者为田新亮。该研究受到上海市自然科学基金和国家自然科学基金重点项目资助。

(寇雨丰)

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