气泡在纯水中上升的路径何时、如何以及为什么变得不稳定

气泡在纯水中上升的路径何时、如何以及为什么变得不稳定

作者：小柯机器人 发布时间：2023/3/18 14:15:33

本期文章：《美国科学院院刊》：Online/在线发表

近日，法国图卢兹大学的Jacques Magnaudet课题组研究了气泡在纯水中上升的路径何时、如何以及为什么变得不稳定，相关成果已于2023年3月10日在国际学术期刊《美国科学院院刊》上发表。

该课题组回顾了一系列先前确定的关于气泡在水中上升的路径不稳定性的研究结果，发现其中一些结果被作者忽视或误解。该课题组的一组结果提供了一个准确的预测和对现象的一致解释，使之前所提出的场景不再有效。实际上发挥作用的不稳定机制是由于流体与气泡的流体力学耦合，气泡的运动没有约束，在相关大小范围内，其行为基本上类似于一个刚体、近乎球形的体，水在其表面上自由滑动。

据了解，最近，Herrada, M. A. 和 Eggers, J. G. 在《美国科学院院刊》上发表了一篇文章 [Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 120, e2216830120 (2023)]，预测了气泡在水中上升时出现路径不稳定的现象，并提出了一个物理场景来解释这个有趣的现象。

附：英文原文

Title: When, how, and why the path of an air bubble rising in pure water becomes unstable

Author: Bonnefis, Paul, Fabre, David, Magnaudet, Jacques

Issue&Volume: 2023-3-10

Abstract: Recently, [Herrada, M. A. and Eggers, J. G., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 120, e2216830120 (2023)] reported predictions for the onset of the path instability of an air bubble rising in water and put forward a physical scenario to explain this intriguing phenomenon. In this Brief Report, we review a series of previously established results, some of which were overlooked or misinterpreted by the authors. We show that this set of findings provides an accurate prediction and a consistent explanation of the phenomenon that invalidates the suggested scenario. The instability mechanism actually at play results from the hydrodynamic fluid-body coupling made possible by the unconstrained motion of the bubble which behaves essentially, in the relevant size range, as a rigid, nearly spheroidal body on the surface of which water slips freely.

DOI: 10.1073/pnas.2300897120

Source: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2300897120

期刊信息

PNAS：《美国科学院院刊》，创刊于1914年。隶属于美国科学院，最新IF：12.779

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