在過去的20年中，石油工業(yè)已經(jīng)開始逐漸從正在逐步消耗輕質油向更重的油過渡。但是，經(jīng)濟有效地運輸重油是一個巨大的挑戰(zhàn)，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(wěn)定用于運輸?shù)亩鄬恿鹘缑娌⒉皇且患菀椎氖虑?，雖然已經(jīng)提出了幾種可能的解決方案，但目前還不存在適用于所有應用程序的一刀切方法。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(fā)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(xiàn)有方法來穩(wěn)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(huán)流動潤滑管道。但這種方法存在界面不穩(wěn)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(shù)學教授伊恩·弗里加德(Ian Frigaard)說：在多層流動中，由于流體性質的差異，兩種流體之間的界面非常不穩(wěn)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(wěn)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(wěn)定的膜。與Frigaard合作的博士生Parisa Sarmadi說：屈服應力流體（比如牙膏或發(fā)膠）如果施加的應力小于其屈服應力(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，因此流體界面層起固體的作用。這就消除了界面的不穩(wěn)定性，這項研究涉及的另一個關鍵概念是界面成形，可以控制入口流量，使界面形狀符合該技術的要求。成形的界面在外層產(chǎn)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，輸送的油密度低于潤滑水。對于這項研究和之前的研究，研究人員表明VPL技術可以優(yōu)化以滿足系統(tǒng)的特定要求。

同時還發(fā)現(xiàn)，這些應用所需的屈服應力很容易通過可用的流體獲得。這意味著對于任何操作輸入、流量、幾何形狀和流體屬性，VPL技術都可以基于泵的功率、生成力和所需的屈服應力進行優(yōu)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，并且有足夠的屈服應力，任何形狀都可以施加到界面上。

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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