东京大学工业科学研讨所的科学家，运用一种杂乱的物理模型来模仿流体经过管道的行为。经过研讨剪切诱导气泡构成的或许性，发现与许多曾经的研讨假定相反，流体在与固定鸿沟触摸时会阅历明显的滑移。这项研讨或许有助于削减泵送流体时的能量丢失，这在许多工业运用中是一个重要的问题，例如天然气和石油供货商。流体动力学是物理学中最具挑战性的范畴之一。
即便有了功能强大的计算机和简化假定的运用，流体活动精确模仿也是出了名的困难。研讨人员常常需求猜测实际国际运用中的流体行为，例如流经管道的石油。为了使问题更简略，一般的做法是假定在流体和固体鸿沟(在本例中为管壁)之间的界面上，流体活动时不会滑移。但是，一向缺少支撑这一捷径的依据。现在的研讨标明，在某些状况下或许会发作滑移，但物理机制依然是个谜。
现在，为了更严厉地了解水流滑移的来历，东京大学研讨人员创建了一个先进的数学模型，这中心还包含溶解气体在管道内外表变成气泡的或许性。液体活动的无滑移鸿沟条件是流体力学中最根本假定之一，但是这样的一种状况没有严厉的物理根底，疏忽了气泡的影响。为了做到这一点，研讨人员将分配流体活动的根本定律Navier-Stokes方程与描绘相变(如从液体到气体的改变)的Ginzburg-Landau理论结合起来。
模仿结果标明，活动滑移或许是由管壁上构成的细小气泡引起。这些气泡是由流体中的剪切力发作，在实在的日子中往往没有被发现，由于它们依然十分小。资深作者田中哈吉(Hajime Tanaka)说：咱们发现，随同粘度改变而来的密度改变或许会损坏体系稳定性，导致气泡的构成。剪切诱导的气相构成为活动滑移供给了一个天然的物理解说，其研讨成果宣布在《科学发展》期刊上。
研讨结果可以在必定程度上协助规划新的管道，以更小的能量丢失运送粘性流体，如燃料和润滑油。粘性液体常常在固体壁上表现出活动滑移，活动滑移的发作对液体输运和能量耗散有很大的影响，这在许多运用中都是至关重要的。估计会发作滑移，以削减耗散，这是很天然的。但是壁面的存在是怎么影响密度动摇，以及怎么经过构成气层而发作滑移依然是难以捉摸。
研讨报告了这些根本问题的或许答案：即便在停止状态下，密度动摇在壁面邻近也会固有地增强，而与壁面的性质无关，以及正是粘度的密度依赖性使体系在剪切流效果下不稳定于气层构成。剪切诱导气相构成计划为液体活动的壁滑移，供给了一个天然的物理解说，涵盖了从微观(纳米)到微观(微米)标准的滑移长度。
博科园｜研讨/来自：东京大学
参阅期刊《科学发展》
博科园｜科学、科技、科研、科普
重视【博科园】看更多大美世界科学
