奇妙流体运动照片：超声波喷泉（图）

2009-12-06 23:05 桌面版 正體打赏 0

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据新科学家杂志网站报道:本周，研究流体动力学的美国物理学，家聚首明尼苏达州明尼阿波利斯，展示了他们所创作的最佳“流体运动”实验图片。

流体动力学(Fluid dynamics)是流体力学的子学科。流体动力学研究的对象，是运动中的流体(流体指液体和气体)的状态与规律。

流体动力学底下的小学科包括有:空气动力学(研究气体)和hydrodynamics(研究液体)。流体动力学有很大的应用，在预测天气，计算飞机所受的力和力矩、输油管线中石油的流率等方面。其中的一些原理甚至运用在交通工程，交通运输本身被视为一连续流体。

1. 超声波喷泉

超声波喷泉

如果利用高频率声音“聚焦”于水面之下的少量水域中，就会形成图中所示的“超声波喷泉”。当声波在水中传播时，会形成一种巨大的压力，使得一些区域的液态水变成气态形成气泡。这些气泡也会由于声音的振动而被排出水面，这样水面就会像沸腾的水面一样翻滚。

2. 空气旋涡

空气旋涡

空气旋涡，通常形成于飞行中的飞机翼尖处。当飞机接近地面时，空气旋涡可能会影响飞机的动作。本图是利用激光照射荧光染料的方法，所拍摄的空气旋涡的照片。图中红色的旋涡是初始旋涡，当气流与地面交接时又形成了第二个旋涡(绿色部位)。

3. 反泡泡

反泡泡

反泡泡(Antibubbles)也是一种小液滴，就是液体里悬浮的一种球形薄壁气泡。当一种液体流入另一种液体时，通常会形成这种反泡泡。

此前，对于反泡泡的物理属性，人们研究较少。和液体里普通空气气泡不同的时，反泡泡会下沉而且状态较不稳定。本图是关于反泡泡的实验效果图。当肥皂水中出现一个漩涡，反泡泡会拉长或是被漩涡击破，还有许多反泡泡(黑线圈)被拉进漩涡中。

4. 液体分界面

液体分界面

图中这种奇怪的蘑菇状物体，事实上是两种不相溶液体之间的不稳定分界面。这两种液体分别是水，和密度较大的氟代烷基甲基:上层是水，下层是氟代烷基甲基。在一束短脉冲激光照射下水份被蒸发，于是就在两种液体的分界面上形成了一个气泡。

这个气泡收缩后，回到液体表面会继续收缩，缩小的气泡会沉入下层较重的液体中。下层较重的液体，又会产生一种反弹力将其弹出表面，于是就形成了这种蘑菇形状。图中，蘑菇头是由氟代烷基甲基组成。最终，这种蘑菇状结构又会破裂，沉回剩下的液体之中。

5. 液体粘性

液体粘性

液体粘性是指液体内部的阻力。硅树脂油的粘性大约是水的粘性的10倍。当一滴硅树脂油滴到干燥的玻璃表面时，它会分散形成一层形状规则的薄油脂层，直到周围出现触角。但是，像水这种粘性较低的液体，滴到玻璃表面时会立即飞溅开来。但是，在低气压环境下，这种差异会减小甚至会消失。本图是在大气压力下拍摄的。

6. 水中贝壳阻力

寄生蟹，通常喜欢寄居在那些不容易被水流冲走的贝壳中。因此，它们在选择贝壳时形状因素非常重要。因为，不同形状的贝壳在运动的水流中可以产生不同的阻力。

本图介绍的是采用一种粒子图像测速技术，对贝壳周围的水流进行测速的实验过程。微小的追踪粒子悬浮于液体中，可以测量液体的速度并将其形成图像。根据所得的图像进行分析，研究人员发现粗糙的贝壳在水流中移动较快，而平滑的贝壳则在水流中运动较慢。

7. 油滴下沉

图中这个酒瓶状的物体，事实上是一个滴入盛满异丙醇的油滴。油滴的密度比异丙醇大因此它会下沉，当油滴完全沉入异丙醇中时它就会溶解。在油滴下沉的过程中，它的运动、粘附和扩散等行为，就使其形成了这个平滑的酒瓶形状。

8. 日本黑潮洋流

海洋表面的水流是一种相互连接的拼凑体。本图，就是向人们展示了海水如何拼凑成一体的复杂过程，这个过程也是气候模型的重要特征之一。研究人员对日本黑潮洋流的卫星数据进行了分析，得出这个结果。图中红色部分代表的是快速移动的海水，形成一个个连环圈状的几何结构。

9. 激光下的气泡

当一束单独的激光束，照射到显微镜载片上的一层液态薄膜之上时，就会在液态薄膜中产生这组25个泡泡。这幅照片曝光于激光束照射后的6微秒内。由于周围液体的压力，外层泡泡会慢慢被压缩，而内部泡泡则因为有外层泡泡的保护，暂时还处于较大形状，整幅图片跨度仅为0.2微米。

10. 岩脉形成

本图显示的是:将调味酱注入到凝胶中，来进行某种地质学构造研究的实验过程。这种地质学构造就是所谓的“岩脉”。岩脉通常形成于地壳之中，由入侵的岩浆所造成。在本图中，调味酱的压力不断增大，直到它在凝胶中挤出一个裂缝。调味酱于是充满裂缝，凝胶裂缝也在不断扩展最终延伸到表面。 (唐宁)

qí miào liú tǐ yùn dòng zhào piàn： chāo shēng bō pēn quán(zǔ tú)(2) http://www.sina.com.cn 2009nián12yuè06rì10:46xīn làng kē jì 　6. shuǐ zhōng bèi ké zǔ lì shuǐ zhōng bèi ké zǔ lì shuǐ zhōng bèi ké zǔ lì jì shēng xiè tōng cháng xǐ huan jì jū zài nà xiē bù róng yì bèi shuǐ liú chōng zǒu de bèi ké zhōng。yīn cǐ， tā men zài xuǎn zé bèi ké shí， xíng zhuàng yīn sù fēi cháng zhòng yào。yīn wèi， bù tóng xíng zhuàng de bèi ké zài yùn dòng de shuǐ liú zhōng kě yǐ chǎn shēng bù tóng de zǔ lì。běn tú jiè shào de shì cǎi yòng yī zhǒng lì zǐ tú xiàng cè sù jì shù duì bèi ké zhōu wéi de shuǐ liú jìn xíng cè sù de shí yàn guò chéng。wéi xiǎo de zhuī zōng lì zǐ xuán fú yú yè tǐ zhōng， kě yǐ cè liáng yè tǐ de sù dù bìng jiāng qí xíng chéng tú xiàng。gēn jù suǒ dé de tú xiàng jìn háng fēn xī， yán jiū rén yuán fā xiàn cū cāo de bèi ké zài shuǐ liú zhōng yí dòng jiào kuài， ér píng huá de bèi ké zé zài shuǐ liú zhōng yùn dòng jiào màn。　7. yóu dī xià chén yóu dī xià chén yóu dī xià chén tú zhōng zhè ge jiǔ píng zhuàng de wù tǐ shì shí shàng shì yī gè dī rù shèng mǎn yì bǐng chún de yóu dī。yóu dī de mì dù bǐ yì bǐng chún dà， yīn cǐ tā huì xià chén。dāng yóu dī wán quán chén rù yì bǐng chún zhòng shí， tā jiù huì róng jiě。zài yóu dī xià chén de guò chéng zhōng， tā de yùn dòng、 zhān fù hè kuò sàn děng xíng wéi jiù shǐ qí xíng chéng le zhè ge píng huá de jiǔ píng xíng zhuàng。　8. rì běn hēi cháo yáng liú rì běn hēi cháo yáng liú rì běn hēi cháo yáng liú hǎi yáng biǎo miàn de shuǐ liú shì yī zhǒng xiāng hù lián jiē de pīn còu tǐ。běn tú jiù shì xiàng rén men zhǎn shì le hǎi shuǐ rú hé pīn còu chéng yī tǐ de fù zá guò chéng， zhè ge guò chéng yě shì qì hòu mó xíng de zhòng yào tè zhēng zhī yī。yán jiū rén yuán duì rì běn hēi cháo yáng liú de wèi xīng shù jù jìn xíng le fēn xī dé chū zhè ge jié guǒ。tú zhōng hóng sè bù fèn dài biǎo de shì kuài sù yí dòng dì hǎi shuǐ， xíng chéng yī gè gè lián huán quān zhuàng de jǐ hé jié gòu。　9. jī guāng xià de qì pào jī guāng xià de qì pào jī guāng xià de qì pào dāng yī shù dān dú de jī guāng shù zhào shè dào xiǎn wéi jìng zài piàn shàng de yī céng yè tài bó mó zhī shàng shí， jiù huì zài yè tài bó mó zhōng chǎn shēng zhè zǔ25gè pào pào。zhè fú zhào piàn pù guāng yú jī guāng shù zhào shè hòu de6wéi miǎo nèi。yóu yú zhōu wéi yè tǐ de yā lì， wài céng pào pào huì màn man bèi yā suō， ér nèi bù pào pào zé yīn wèi yǒu wài céng pào pào de bǎo hù zhàn shí hái chǔ yú jiào dà xíng zhuàng。zhěng fú tú piàn kuà dù jǐn wèi0.2wéi mǐ。　10. yán mài xíng chéng yán mài xíng chéng yán mài xíng chéng běn tú xiǎn shì de shì jiāng tiáo wèi jiàng zhù rù dào níng jiāo zhōng lái jìn xíng mǒu zhòng dì zhí xué gòu zào yán jiū de shí yàn guò chéng。zhè zhòng dì zhí xué gòu zào jiù shì suǒ wèi de“yán mài”。yán mài tōng cháng xíng chéng yú dì qiào zhī zhōng， yóu rù qīn de yán jiāng suǒ zào chéng。zài běn tú zhōng， tiáo wèi jiàng de yā lì bù duàn zēng dà， zhí dào tā zài níng jiāo zhōng jǐ chū yī gè liè fèng。tiáo wèi jiàng yú shì chōng mǎn liè fèng， níng jiāo liè fèng yě zài bù duàn kuò zhǎn， zuì zhōng yán shēn dào biǎo miàn。 (táng níng)

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