博科園：本文為流體物理學類
在過去的20年中，石油工業已經開始逐漸從正在逐步消耗輕質油向更重的油過渡。但是，經濟有效地運輸重油是一個巨大的挑戰，因為重油是粘性的，本質上是一種稠密、粘稠和半流體的混合。穩定用於運輸的多層流介面並不是一件容易的事情，雖然已經提出了幾種可能的解決方案，但目前還不存在適用於所有應用程式的一刀切方法。正如不列顛哥倫比亞大學科學家在《流體物理學》(Physical Of Fluid)期刊上發表的那樣：
解決這個問題的一種方法是粘塑性潤滑(VPL)技術。粘塑性潤滑(VPL)技術可以補充現有方法來穩定多層流中的接口。粘塑性描述了一種特性，即質量在應力臨界值以下起固體的作用，但隨著應力的增加，它像粘性液體一樣流動。研究人員的研究重點是多層流動，特別是潤滑管道流動。在潤滑管道流動中，使用薄流體(如水)通過芯環流動潤滑管道。但這種方法存在介面不穩定的問題，這意味著油和水可能會混合，使下游分離更加困難。
機械工程和應用數學教授伊恩·弗里加德(Ian Frigaard)說：在多層流動中，由於流體性質的差異，兩種流體之間的介面非常不穩定。研究人員先前對屈服應力流體的研究表明，一種新的配置可能會防止不穩定增長。VPL技術在重油和潤滑劑之間放置一層屈服應力流體，以形成流動穩定的膜。與Frigaard合作的博士生Parisa Sarmadi說：屈服應力流體（比如牙膏或髮膠）如果施加的應力小於其屈服應力(材料開始變形的點)，就會起到固體的作用。
研究人員的想法是保持這一層完全不屈服，因此流體介面層起固體的作用。這就消除了介面的不穩定性，這項研究涉及的另一個關鍵概念是介面成形，可以控制入口流量，使介面形狀符合該技術的要求。成形的介面在外層產生壓力，這些壓力起抵消核心浮力的作用，使核心流體集中。通常，輸送的油密度低於潤滑水。對於這項研究和之前的研究，研究人員表明VPL技術可以優化以滿足系統的特定要求。
同時還發現，這些應用所需的屈服應力很容易通過可用的流體獲得。這意味著對於任何操作輸入、流量、幾何形狀和流體屬性，VPL技術都可以基於泵的功率、生成力和所需的屈服應力進行優化。塑造屈服應力流體的能力是一個大驚喜。但實際上，只要流量控制得當，並且有足夠的屈服應力，任何形狀都可以施加到介面上。
博科園｜研究/來自：美國物理研究所
參考期刊《流體物理學》
DOI: 10.1063/1.5124511
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