一组研究人员通过一项具有数千年历史的技术实验发现了控制流体流动的新法则：一根吸管。 这些知识可能有助于改进医疗和工程应用中的流体处理。

“我们发现，通过吸管啜饮违反了所有先前已知的关于管道或管子流动阻力或摩擦的定律。”纽约大学库朗数学科学研究所副教授、该研究的作者 Leif Ristroph 解释道。 ，它出现在流体力学杂志上。 “这促使我们寻找一种新定律，该定律适用于以任何速率通过任何尺寸的管道流动的任何类型的流体。”

在自然界和工业中的许多情况下，液体和气体流过管道、管子和管道，例如血液流动和输油管道。

“管道流动问题一直是流体力学研究中最基本和最重要的问题之一，并且在许多方面开发了该领域来解决这个问题。”纽约大学应用数学实验室主任 Ristroph 解释说，该实验室的研究人员进行了。

然而，在他们的工作中，Ristroph 和他的同事发现所有已知的与压力和流速有关的定律仅在特定条件下才准确。

为了得出这个结论，他们进行了一系列实验——使用几种液体测量不同长度和直径的金属管道的流量和压力。 目的是确定这些因素如何与流经管道的摩擦阻力相关。

“我们的数据表明，著名的经典流动摩擦定律仅适用于某些流速和管道尺寸的组合。”Ristroph 解释道。 “当现有法律不能很好地发挥作用时，我们制定了条件，并且我们在眼皮底下发现了一个很好的例子：用吸管喝水。”

据认为，吸管早在 5500 年前就已在美索不达米亚早期的苏美尔文明中使用。 但是之前没有研究过它们运行的流体动力学。

研究人员将他们的研究扩展到包括几种吸管——一种细的咖啡搅拌器类型、一种普通的苏打水类型和一种宽的珍珠奶茶类型——他们进行了实验来确定饮用过程中典型流速的摩擦力。

吸管和类似尺寸管道的数据与任何已知定律都不匹配，这些定律以发现者、科学家 Evangelista Torricelli 和 Jean Léonard Marie Poiseuille 等人的名字命名。

研究人员发现，每条经典法则都失败了，因为它假设管道要么很短要么很长，水流要么非常慢要么非常快。 包括细管在内的中间情况涉及复杂的因素，例如流量如何沿管道长度变化以及它是变得平滑和层流还是粗糙和湍流。

对这种影响进行建模使团队能够推导出一个单一的数学公式，其预测与所有管道和吸管以及所有被测试的流体和流速的实验测量结果相匹配。

“通用公式可能非常有用，例如，在理解和模拟循环系统中的血流方面。”Ristroph 观察到。 “我们的静脉、动脉和毛细血管基本上是具有许多不同直径、长度和流速的管道。”

该论文的其他作者包括 Courant 博士生 Olivia Pomerenk、纽约大学 Tandon 工程学院博士生 Simon Carrillo Segura，以及研究期间的纽约大学本科生 Fangning Cao 和 Jiajie Wu。

这项工作得到了国家科学基金会 (DMS-1847955、DMS-1646339) 的资助。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。