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Nature正刊:流体流动的悖论,或将引起芯片革命

7月前浏览6754

在现实生活中,有一个奇怪的现象,叫布雷斯悖论。

布雷斯悖论的一个例子是,一条主要道路的关闭,反而会导致交通流量增加,增加额外的道路,反而减少了总流量。

这完全不按照套路出牌。这就是布雷斯悖论。

纽约市的交通部门,曾经在1990年关闭了第42街,来庆祝地球日。因为这条路经常堵车。

但令所有人惊讶的是,关闭了一条道路,但是却增加了整体的交通流量!

事实证明,这种自相矛盾的行为很常见。甚至曾经发生在某些体育运动中。

在1998年的NBA季后赛中,纽约尼克斯队因受伤失去了他们最好的球员,但最后却打得更好。

原因可能是布雷斯悖论?

在交通流中可能的解释是,主干道的存在,会吸引着大量的汽车,即使有更快的路线可用。大家都不会去。

如果关闭了主干道,大家就会被迫去探索其他更快的路线。反之亦然,一条新的道路可以吸引大量的司机,以至于造成拥堵。

最近发表在Nature正刊上刊发的一篇文章中,表示流体的流动,也存在类似的现象!

在一般情况下,流量是线性的:增加压力,流量也会增加。

但Craig的团队发现了,在某些情况下, 如果关闭某些通道,流动的流量反而增加了!

这种管路的模式基本上是两条长走廊,中间由第三条走廊连接,形成一个H形状。

液体可以沿着两条长走廊流下,穿过连接的走廊,然后在走廊的底部流出。

该团队通过在H型网络的一条腿的下半部分放置圆柱形障碍物来引入非线性。这会引起管道内产生湍流,使压力进一步呈非线性变化。

他们进一步发现,在某些压力下,当连接走廊被关闭时,通过H型网络的总流量反而增加了!

换句话说,他们可以通过关闭一个流道,来增加H型网络的流量;这与纽约42街和尼克斯的经历完全类似。


科学教表示:

“我们发现了一个非常有意思的流动行为,关闭某一条管道,反而会增加流量!”

但他们的研究,会揭示一些更令人兴奋的东西。

如果H型网络能够像开关一样发挥作用,那么将它们连接在一起,以执行逻辑操作的方式,这不就像是一种微流控电路

与此同时,微流控设备会变得更小、更便宜、更强大!甚至,在计算机中,也可以使用类似的流动开关!

Craig和他的同事在这方面的工作无疑描绘了一个充满前景的未来。怪不得发到了Nature正刊上。。。

感兴趣的老铁,有人用CFD算起来么?发个Mature总是可以的吧?

不过Craig团队已经用OpenFOAM算完了。。



来源:现代石油人
OpenFOAM非线性湍流电路汽车芯片管道
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-05-05
最近编辑:7月前
现代石油人
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