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令人着迷的纳米尺度分析揭示了蒸发液滴的寿命

华威大学(University of Warwick)的一项理论现在可以预测正在转化为蒸汽的液滴的寿命。现在,这种新的认识可以在无数的自然和工业环境中加以利用,在这些环境中,液滴的寿命支配着一个过程。行为和效率。

蒸发成水蒸气的水是我们日常生活的一部分,烧开的水壶喷出的烟柱和膨胀的云层是地球水循环的一部分。蒸发液滴也很常见,例如晨露从蛛网上消失,它对燃油喷射式内燃机和下一代电子产品的尖端蒸发冷却装置等技术至关重要。

华威大学数学研究所和工程学院的研究人员发表了一篇论文《纳米液滴的寿命:动力学效应》。政权Transitions’;发表在2019年10月9日的《物理评论快报》上,他们在其中探索了一种液体液滴的寿命。

目前的理论表明,水滴的直径平方与时间成正比减小(经典定律);然而,这段时期只占drop&o演化的一小部分。由于直径接近不可观察的微和纳米尺度,分子动力学必须被用作虚拟实验,这些显示了对一种新的行为的交叉,现在直径减少的比例时间(纳米尺度定律)。

华威大学的研究表明,这种现象的发生是由于蒸汽流动中复杂的物理现象,它可以导致几个分子的温度跃升,最高可达40度!这种行为与我们的日常经验(宏观上)是相悖的,在日常经验中,我们习惯于温度的变化相对缓慢,但必须考虑到这一点,才能准确预测蒸发液滴生命的最后阶段。

华威大学工程学院的Duncan Lockerby教授评论道:

这方面的主要成就是该理论能够快速预测液滴的寿命,并创建一个模型框架,以保持从典型工程规模到尖端纳米尺度应用的准确性。

华威大学数学研究所的James Sprittles博士评论道:

令人着迷的是,在试图理解纳米级流动时,基于日常观察的直觉是一种阻碍,因此,就像在这项研究中一样,人们必须依靠理论来启发我们。

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这项研究得到了Leverhulme信托基金和工程与物理科学研究委员会的资助(EP/N016602/1, EP/P020887/1 &EP / P031684/1)。

参考文献:纳米液滴的寿命:动力学效应和状态转变A. S. Rana, D. A. Lockerby和J. E. Sprittles, 2019年10月9日,《物理评论快报》

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