格拉茨科技大学的科学家们揭示气泡的原因在粘弹性液体(如聚合物和蛋白质的解决方案)上升比先前认为的更快。
Gunter Brenn调查的行为研究所的气泡和液体滴流体力学和传热涂格拉茨。图片来源:Lunghammer-Graz科技大学。
跳转不连续的气泡在所谓的粘弹性流体速度的增加是一个谜知道在专家和极其在很多工业生产过程相关。粘弹性流体流动性的物质集成的特点和弹性物质。
各种头发洗发水是一个这样的例子。如果一个透明,几乎填满了一瓶洗发水是颠倒的,封闭的空气上升作为泡沫在一个奇怪的形状。在一些工业过程,这种液体发生聚合物和必须的解决方案经常富含氧气的气体处理。
大约60年来我们就知道气泡上升速度的粘弹性液体发生跳在关键泡沫直径。气泡的速度可以突然变得快十倍。这个起着根本性作用控制气体处理这些液体。与此同时,目前还不清楚是什么导致速度突然增加。
Gunter Brenn,流体力学和传热、格拉茨大学的技术
结合仿真、实验和理论分析,冈特Brenn的团队你格拉茨和迪特尔•博特你达姆施塔特协作解决的挑战。他们发现,聚合物分子之间的相互作用与气泡流导致气泡的速度奇怪的行为。
有了这个知识,氧气输入这样的解决方案可以预测更准确地说,这意味着设备在工艺工程、生物技术和制药行业,例如,可以开发一个更好的方法。app亚博体育这项研究发表在了非牛顿流体力学杂志》上。
“放松”状态
聚合物通常由巨大的分子,以复杂的方式相互影响与液体中溶解。这种相互作用使液体粘弹性。气泡的速度激增背后的原因显示在这种液体从关键的直径开始由Gunter Brenn进一步解释。
周围的流动泡沫导致溶解聚合物分子伸展。分子不特别喜欢这个状态。他们想要回到放松,尽快未拉伸状态。
Gunter Brenn,流体力学和传热、格拉茨大学的技术
如果回到放松状态的速度比分子的运输到泡沫的赤道,泡沫仍将缓慢。另一方面,如果回到放松状态所用的时间比赤道之旅的泡沫,紧张局势“推”泡沫的液体释放。
因此,后续聚合物分子定位在赤道和放松,卸载弹性能量,释放导致self-amplification“推进力,”。
除了高实用这一发现的重要性,特别是对于上述领域的应用程序,在基础研究也有影响。
事实证明,这些解决方案的流场的另一个令人惊讶的财产可以分配给这个分子机制我们显示:即所谓的“消极后“气泡。
迪特尔•博特分析工作组,数学系,达姆施塔特科技大学
这是一个地区在下面的流场中流体的泡沫通常遵循“泡沫在低速度。但高分子液体相反:在那里,液体的运动已经面向相反的方向泡沫的运动。
这种液体运动导致相同的紧张,“推”泡沫。这种理解为调节流过程可能导致的可能性。
期刊引用:
博特,D。等。(2022)在气泡上升速度背后的分子机制在粘弹性液体不连续跳。非牛顿流体力学杂志》上。doi.org/10.1016/j.jnnfm.2022.104748
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