近期，北京大学工学院的段慧玲教授课题组在《Journal of Fluid Mechanics》上发表了题为“表面活性剂引起的气液界面三维回流”的论文。

　　表面活性剂广泛存在于自然界（河流、海洋等）和工业界流体中，吸附在界面上的表面活性剂会由于浓度梯度产生 Marangoni 力，降低气液界面附近的流动性，这严重影响了气液界面在减阻领域的工程应用。段慧玲教授课题组研究了表面活性剂对气液界面附近三维流动和气液界面滑移特性的影响，发现表面活性剂不仅会减弱气液界面附近的流动，当 Marangoni 效应占主导时，还会产生回流；通过与无活性剂的数值预测比较，表明了表面活性剂会减小气液界面局部滑移长度；揭示了三维回流的产生机制，是由于展向和流向的浓度梯度共同导致；提出了控制回流特征的三个关键参数，即活性剂的浓度、气液界面的长和气液界面的宽，其中，表面活性剂浓度是影响回流强度和结构的主要参数；当三个控制参数固定时，在不同流速下，回流表现出动力学相似的特性(图 12)。

　　当前的工作对于研究表面活性剂引起的三维回流现象提供了重要的参考，将对理解表面活性剂对气液界面滑移特性的影响机制，促进气液界面的实际应用具有重要的意义。工作得到了国家自然科学基金委“非线性力学的多尺度问题研究”基础科学中心 (基金号 11988102) 的支持。

　　论文链接： https://doi.org/10.1017/jfm.2020.426

图12. 气液界面上的回流现象：（a）使用micro-PIV测量得到的具有活性剂吸附的速度场，（b）具有活性剂吸附三维流动的数值模拟结果，（c）气液界面顶点沿着y方向的局部速度剖面，（d）气液界面顶点沿着气液界面顶线的滑移速度分布。