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无视物理学的哥伦比亚工程师的法律证明沙的泡

时间:2019-05-08

  这项新研究是第一次表明两种沙子怎么能表现得像轻型和重型液体,对地质过程脱落光从泥石流到火山,可能实现从药品生产新技术,碳captureNew纽约,纽约 - 4月22日,2019- - 粒状材料,例如砂和化学反应器中使用催化颗粒的流动,并能够广泛的自然现象,从泥石流到火山,以及工业生产过程的一系列广泛的,从药品生产碳捕获。而运动和的粒状物质混合经常显示显着的相似性液体,如在移动沙丘,雪崩,和流沙,颗粒流的基础的物理不为公知的作为液体流。现在,最近发现由克里斯·博伊斯,在哥伦比亚大学工程化学工程助理教授解释说,由窜气的机制驱动不同密度的粒状颗粒引力不稳定性的一个新的家庭中的液体没见过。在能源和工程科学教授克里斯托夫·穆勒的苏黎世理工学院的团队合作,博伊斯的团队观察到意想不到的瑞利 - 泰勒(RT)样的不稳定性,其中较轻的谷物升穿较重的谷粒中的“手指”和“粒状气泡的形式。“RT不稳定性,这是由不同密度不混合的两种流体的相互作用而产生的 - 油和水,例如 - 因为较轻流体推开较重一个,都没有被看见两个干粒状材料之间。这项研究,在今天的美国国家科学院的theProceedings公布,是第一次证明了较轻的沙形式的“泡沫”,并升穿重砂当两种类型的砂子受到垂直振动和向上的气流,类似形成和上升熔岩灯气泡。研究小组发现,就像空气和油的气泡上升的水,因为它们比水轻,不要想用它来搭配,通过重砂即使两种沙子的沙光上升气泡喜欢混合。“我们认为我们的发现是转型,”博伊斯说:“我们已经找到了最后一个主要的流体机械不稳定之一的颗粒模拟。而另一大不稳定的类似物已经在颗粒流被发现在最近几十年中,RT不稳定一直困扰直接比较。我们的发现不仅可以解释的地质构造和背后矿藏的过程,但也可以在粉体加工技术在能源,建筑和医药等行业使用。“博伊斯的小组使用的实验和计算建模,以显示,气体通过较轻的颗粒窜触发的手指和气泡图案形成。发生气体窜因为更轻,较大颗粒的簇具有更高的透气性比流做较重,较小的晶粒。在粒状材料中的RT-等不稳定从向上拖拽力之间的竞争产生由气窜和向下的接触力,物理机构从完全不同的液体中发现局部地增加。他们发现,这种窜气的机制还生成其它引力不稳定性,包括降粒状液滴的级联分支。他们还表明,RT-等不稳定可以在各种各样的气体流量和振动条件下发生,不同激发条件下形成不同的结构。“这些不稳定性,这可以应用到各种系统,阐明粒状动力学新光,并提出粒状的混合物内的图案化的新机会,以形成在制药工业中的新产品,例如,”博伊斯增加。“我们对我们的研究结果对地质科学的潜在影响,特别兴奋 - 这些不稳定性可以帮助我们理解的结构是如何在地球漫长的历史形成的,并预测其他人可能是如何形成的未来。“博伊斯目前正在调查其他类似液体的和结构性的现象在沙粒和量化他们的行为。他还与地质学家和火山学家的对话,以探索更多有关此过程以及类似的是如何发生的自然世界。

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