北邮团队首次发现“推进力反转”现象，水下螺旋桨正转反转物体都会后退

东苑

据科技日报报道，北京邮电大学物理科学与技术学院丁阳教授团队首次发现了一种螺旋桨失灵现象，在特定情况下，无论螺旋桨是正转还是反转，物体都会后退。

团队将这种现象称为“推进力反转”，相关论文刊发在最新一期《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，已于北京时间 10 月 3 日上线。



历经多轮实验并完成三维数值模拟后，团队确认，这一现象是雷诺数在“作怪”。

雷诺数指的是游动体在流体中游动时所感受到的惯性力和粘性力的比值，它受流体性质与游动体尺寸的共同影响。像船这样的大型物体在水里运动时惯性力更大，此时处于高雷诺数情境；而微小的细菌在血液游动时粘性力成为主导，此时处于低雷诺数情境。

团队通过三维数值模拟发现，旋转的螺旋桨带动有倾斜角度的叶片与硅油相遇时，产生了两种互相“较劲”的效应 ——“离心吸入效应”与“后向流体加速效应”。前者指的是旋转的螺旋桨带动硅油转动，在螺旋桨附近形成负压区，这一负压区使得螺旋桨主要将尾部的硅油向前吸，形成向后吸引螺旋桨和潜艇的反作用力。后者指的是硅油被有角度的螺旋桨撞击形成一股向后的射流，产生一种沿着螺旋桨轴方向向前的升力，推动潜艇向前行进。

在中等雷诺数情境下，潜艇和螺旋桨承受向后的吸力会大于向前的升力，所以无论螺旋桨怎么转，潜艇都会后退。

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