化能学院广东省分布式能源系统重点实验室在美国物理联合会旗下流体力学顶级期刊Physics of Fluids上发表题为“Study on the self-adaptive process of droplet traffic to a perturbation of flow resistance at the arms of a micro-T-junction”研究论文。

化能学院特聘副研究员何奎是论文的第一作者，黄斯珉研究员是通讯作者，化能学院是该论文的第一作者单位和通讯作者单位。该研究成果获得广东省自然科学基金青年提升项目（No. 2023A1515030105）和国家自然科学基金（No. 52090061）、广东省创新团队（No. 2023KCXTD038）等项目的资助。

在自然界和很多人工系统内，存在诸多的分叉管道，这些分叉管道通过复杂的拓扑结构联系在一起形成复杂流路网络。人们早就发现血液细胞粒子在微小分叉血管内的复杂流动行为 (Phys. Rev. E, 74, 66104 (2006); Nature Phys. 15, 706-713(2019))，然而对细胞粒子“如何选择自己该流向哪个分支管？”这一问题的认识尚不够清楚。该论文通过微流控实验，结合计算机数值模拟，系统地研究了可变形液滴粒子群在微小分叉管道处的流动分配行为。研究发现液滴粒子在遇到分叉网络时会展现出一定的流动倾向性，粒子总是倾向于从流动发生破缺的方向流出。研究使用了“阻力扰动”方法来探明液滴粒子群在载流对称性发生改变时的自适应行为，结果发现液滴粒子流类似于一个弹性系统，在下游支管流动阻力比发生变化时，载流总是倾向于保持现状，只有当下游的“扰动”幅度超过临界值，载流在分支管的分配比例才会发生改变，这证实液滴流载流具有良好的抗冲击性能。论文还从能量的角度揭示了液滴的自适应行为，发现分叉管下游输入的阻力能量会优先通过液滴群的分裂、变形、合并与重分配来平衡，整个系统的压降会在液滴群的自适应过程中有效降低。液滴群的这种自适应行为符合自然界普遍存在的简单规律——“能量最低定理或最小作用量原理”。研究成果同样可以用于解释血细胞流动时的毛细分叉血管倾向性问题。

近年来，该团队在复杂微通道内的多相流动问题上展开了系统性研究，在Chemical Engineering Science、Experimental Thermal Fluid and Science、Microfluidics and Nanofluidics等行业内权威期刊发表了系列论文（Microfluid. Nanofluid. 27: 67 (2023); Chem. Eng. Sci. 253: 17520 (2022); Exp. Thermal Fluid Sci. 133: 110579）。

Physics of Fluids 论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0187367

Chemical Engineering Science 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ces.2022.117520

Experimental Thermal Fluid and Science 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2021.110579

Microfluidics and Nanofluidics论文链接：https://doi.org/10.1007/s10404-023-02678-9

（撰稿：何奎；一审：黄斯珉；二审：张刚；三审：尹辉斌）