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两个独立的科学家小组设计了新的流体动力学“隐形斗篷”

结构有朝一日可以减少对船只和潜艇的阻力,保护港口的船只

两个独立的科学家小组设计了新的流体动力学“隐形斗篷” - 而不是遮挡光线的物体,斗篷可以保护它们免受流体流动的影响。科学家在物理评论快报中的两篇新论文中描述了他们的工作。这些隐形结构有一天可以帮助减少对船只或潜艇的阻力,或者保护港口或码头的船只免受强浪的潜在伤害。

到目前为止,所创造的大多数所谓的“隐形斗篷”都在电磁体系中起作用并依赖于超材料。“ 超材料 ”是指任何材料,其微观结构可以通过光线通常不会弯曲的方式弯曲 - 称为“折射率”的属性。天然材料具有正折射率; 某些人造的超材料先在实验室合成在2000有一个负的折射率,这意味着它们与光以这样的方式,以围绕弯曲光甚至非常尖锐的角度进行交互。

超材料通常涉及高度导电的金属,如金或铜,以精心分层的周期性晶格结构排列。当光线穿过材料时,它会在隐形物体周围弯曲,使其“不可见”。您可以直接在其后面看到一个对象,但无法看到隐形对象本身。然而,该效果通常限于特定波长:微波,红外光或某些频率的声音或热波。

今年早些时候,Ars报道说,一个法国科学家团队表示,某些古罗马建筑,如着名的罗马斗兽场,具有非常相似的结构模式,这可能保护他们免受地震造成的损害。因此,有一天,超材料可以 通过重新定向通常造成最严重结构损坏的较浅的地表地震波来减轻地震对基础设施的破坏。

先前已经努力为流动的流体中的物体构造“隐形斗篷”,其通常涉及微型泵或类似的有源部件。韩国首尔国立大学科学家的新设计的独特之处在于它是一种被动的斗篷。一圈523个小柱子使进入的流体流动偏转,使得在这种情况下,物体或障碍物为圆柱体的环的中间不会受到阻力。缺乏下游尾迹表明气缸实际上是“隐形”。

北京大学和厦门大学的第二个独立科学家小组为其水动力斗篷提出了略微不同的被动方法。这是因为这些科学家的目标不是消除阻力,而是减少通道内水波的幅度。受隐形斗篷光波导版本的启发,他们创造了自己的梯度指数的流体动力学版本:沿着长度方向延伸到波浪槽的两个薄平台。这有效地重定向进入的流体流动,使得较浅区域中的波传播得更慢,最终使得罐的中心完全没有波浪。

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