近日，我院國家級“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目”團隊核心成員2020級本科生申思思，在指導(dǎo)教師林傳棟副教授指導(dǎo)下，在國際知名物理學(xué)期刊《Communications in Theoretical Physics》聯(lián)合發(fā)表題為“Liquid-vapor phase separation under shear by a pseudopotential lattice Boltzmann”的研究論文（文章鏈接：https://doi.org/10.1088/1572-9494/adab60）。
　　剪切流作為流體力學(xué)中的重要概念，特指在剪切應(yīng)力作用下形成的特殊流動模式，其特征表現(xiàn)為流線平行且各流線速度恒定，但在垂直于流線方向存在顯著速度梯度。這種流動模式在工程實踐和自然現(xiàn)象中普遍存在，如核反應(yīng)堆中的氣液分離過程、微流控芯片中的流體操控以及人體血液循環(huán)系統(tǒng)等，對相關(guān)領(lǐng)域的研究具有重要理論價值和實際意義。
　　該研究采用基于Peng-Robinson狀態(tài)方程和偽勢模型的中心矩格子玻爾茲曼方法（Lattice Boltzmann Method）。該方法作為一種基于動理學(xué)理論的先進數(shù)值模擬技術(shù)，在復(fù)雜流體系統(tǒng)研究中展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。
　　研究團隊通過該方法成功模擬了粘性剪切作用下的氣液相分離動力學(xué)過程，系統(tǒng)探究了溫度場、剪切速度、粘性系數(shù)以及物理域尺寸等關(guān)鍵參數(shù)對相分離行為的影響機制。
　　研究結(jié)果表明，多相剪切流體系存在表面張力與剪切力兩種競爭機制：當表面張力占主導(dǎo)時，液相傾向于形成離散的液滴結(jié)構(gòu)（如圖1所示）；而當剪切作用占主導(dǎo)時，液相則趨向于形成連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)（如圖2所示）。
這一發(fā)現(xiàn)為理解復(fù)雜流體系統(tǒng)的相行為提供了新的理論視角，對相關(guān)工業(yè)過程的優(yōu)化設(shè)計具有重要指導(dǎo)意義。

圖一  剪切作用下氣液相分離過程：穩(wěn)態(tài)時液滴狀 

圖二  剪切作用下氣液相分離過程：穩(wěn)態(tài)時帶狀

　　本科生通過參與“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目”，系統(tǒng)性接觸科學(xué)研究，培養(yǎng)了基本科研素養(yǎng)與創(chuàng)新能力，并在實踐中積累了寶貴經(jīng)驗，提升了學(xué)術(shù)素養(yǎng)與綜合素質(zhì)。學(xué)院著力構(gòu)建完善的科研育人體系，提供先進實驗平臺、優(yōu)質(zhì)導(dǎo)師資源及多元化科研訓(xùn)練項目，營造嚴謹求實、創(chuàng)新進取的學(xué)術(shù)環(huán)境，為培育高素質(zhì)創(chuàng)新人才打下堅實基礎(chǔ)。

圖文：申思思
初審：林傳棟、周越
審核：劉李云
審核發(fā)布：徐瑤