計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院李國梁老師在Applied Physics Letters發(fā)表高水平論文
作者：李國梁 編輯：李國梁 上傳：祝夢歡 審核：柯尊韜 發(fā)布時(shí)間：2025-02-27 瀏覽次數(shù)：
近期，計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院李國梁老師在國際知名期刊Applied Physics Letters發(fā)表了題為《The common structure of multiple instability patterns on free liquid surfaces induced by charge injection》的研究論文（論文鏈接：https://pubs.aip.org/aip/apl/article-abstract/126/3/031601/3331829/The-common-structure-of-multiple-instability?redirectedFrom=fulltext）。Applied Physics Letters期刊由美國物理聯(lián)合會(huì)出版發(fā)行，在應(yīng)用物理領(lǐng)域具有重要影響力，是首批68種收錄于自然指數(shù)(Nature Index)目錄的期刊之一。
電流體動(dòng)力學(xué)（Electrohydrodynamics，EHD）在微流控、強(qiáng)化傳熱、微重力環(huán)境、空氣凈化、微納制造等多個(gè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。EHD有一類重要的現(xiàn)象是液面的EHD不穩(wěn)定性，呈現(xiàn)出多變而美麗的耗散結(jié)構(gòu)。因其現(xiàn)象的表現(xiàn)形式復(fù)雜，以及涉及到多物理場的強(qiáng)烈非線性耦合，導(dǎo)致相關(guān)理論分析和數(shù)值研究并不充分。
電荷注入下的三種EHD不穩(wěn)定性圖案及其直接數(shù)值模擬 李國梁 供圖
這項(xiàng)研究展示了一種新發(fā)現(xiàn)的由電荷注入引起的EHD不穩(wěn)定圖案，稱為斑馬條紋圖案。與已知的2種的EHD不穩(wěn)定圖案相比，提出泰勒錐狀圓錐結(jié)構(gòu)作為形成這幾種圖案的共同基礎(chǔ)。通過耦合流體力學(xué)和電動(dòng)力學(xué)方程，建立了直接數(shù)值模型，首次通過數(shù)值模擬獲得了自由液面從靜態(tài)到EHD不穩(wěn)定模式的演變過程。數(shù)值結(jié)果清晰的展現(xiàn)了錐形結(jié)構(gòu)的電荷密度分布和速度分布，以及電荷是如何從氣相通過介電液體層到達(dá)接地極的過程。數(shù)值結(jié)果再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)觀測中的均勻排列液體圖案單元結(jié)構(gòu)，特征波長與實(shí)驗(yàn)值完美匹配。這項(xiàng)研究完善了EHD不穩(wěn)定性圖案的實(shí)驗(yàn)觀測，建立了高效的直接數(shù)值模型，提出了泰勒錐狀圓錐結(jié)構(gòu)是多種不穩(wěn)定性圖案形成的共性基礎(chǔ)，為基于EHD液面不穩(wěn)定性的各種應(yīng)用提供了啟示和數(shù)值模擬基礎(chǔ)。
此次研究成果受到了國家自然科學(xué)基金和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的資助，李國梁老師為第一作者，中南民族大學(xué)為第一署名單位。李國梁老師一直從事電流體動(dòng)力學(xué)相關(guān)的研究工作，發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文10余篇，其中以第一作者/通訊作者發(fā)表中科院Top期刊論文3篇。
