北邮团队揭示水下螺旋桨推进力反转新现象

北京邮电大学丁阳教授团队于10月3日在国际权威期刊《美国国家科学院院刊》发表重要研究成果,首次揭示了"推进力反转"这一奇特物理现象。研究发现,在某些特定条件下,无论螺旋桨如何旋转,物体都会出现后退运动。

经过大量实验验证和三维数值模拟分析,研究团队将该现象的成因归结为雷诺数的复杂作用。雷诺数是衡量流体运动中惯性力与黏性力相对重要性的无量纲参数,它与流体性质和运动物体的尺寸密切相关。
在研究过程中,团队观察到一个有趣的现象:当带有倾斜叶片的三叶螺旋桨在硅油中旋转时,会产生两种相互制约的流体动力学效应。其中"离心吸入效应"会在螺旋桨后方形成低压区,产生向后的吸力;而"后向流体加速效应"则会产生向前的推进力。
值得注意的是,在中等雷诺数范围内,离心吸入效应产生的作用力会超越推进力,从而导致物体出现反常的后退现象。这一发现为流体力学研究提供了崭新视角。
相关论文已于北京时间10月3日在PNAS期刊正式发表,详细信息可查阅:
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2504153122
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