計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院李國(guó)梁老師在Applied Physics Letters發(fā)表高水平論文
作者：李國(guó)梁 編輯：李國(guó)梁 上傳：祝夢(mèng)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(guó)梁老師在國(guó)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(guó)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(lèi)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(chǎng)的強(qiáng)烈非線(xiàn)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(guó)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(chēng)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)介電液體層到達(dá)接地極的過(guò)程,。數(shù)值結(jié)果再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)中的均勻排列液體圖案單元結(jié)構(gòu)，特征波長(zhǎng)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(cè),，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(guó)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(guó)梁老師為第一作者,，中南民族大學(xué)為第一署名單位。李國(guó)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,。
