美国提出降剪力“隐流衣” 让船舶行驶更轻松

    [导读]杜克大学科学家最近提出一项新的设计理论，只要给船穿上一种“隐流衣”，并用一种微型泵供给少许能量，就能使船舶在航行中几乎不挂“水斗篷”。

当你想把水中装满鱼的渔网拖上来时，会觉得它们比真实重量重得多，这是因为你还拖了大量的水，好像附带了一个“水斗篷”。同样，船舶要向前行驶必须不断排开大量的水，这些水量远远超出船本身的容量。由于水的黏性作用，船不可能只移动表层的水而不牵涉其他，这种剪力（shearforce）给航行带来了大量负担。

据美国物理学家组织网8月11日报道，杜克大学科学家最近提出一项新的设计理论，只要给船穿上一种“隐流衣”，并用一种微型泵供给少许能量，就能使船舶在航行中几乎不挂“水斗篷”。根据该设计和理论，能让船周围的水流对于船体相对静止，从而大大提高航行效率。研究论文近日发表在《物理评论快报》网站上。

这种“隐流衣”的原理是，将需要排开的液体量减少到最小。杜克大学普拉特工程学院电力与计算机工厂副教授雅罗斯拉夫-厄祖穆解释说，他们的设计是给船体覆盖一层透气材料外罩，类似于一种布满了孔洞和通道的硬质海绵，并在其中一些小孔里放入微型泵，从四面八方推动水流。

“这样做的目的是，让水流过外罩的孔道以后，流出外罩的速度和船体外围的水流速度相等，这样船体外围的水相对于行驶中的船而言就是静止的。”厄祖穆说，“由此当船舶前进时，就不需要排开很多水，从而节省了大量能量。”

“隐流衣”和此前的“隐身衣”基本原理一样，都是利用人造材料，借助物质的结构特性来改变光波、声波或水流的方向和作用力，不同的只是它们所需要的人造介质材料。

据厄祖穆介绍，这种多孔介质是一种金属板式三维晶格结构，通过恰当排列的朝向，产生拖拉或抬举的力量，力的方向取决于水流的方向。在晶格阵列中的某些小格中，可以安装微型促流泵。“通过隐流外罩让船体外面的水变得完全静止，就没有剪力，也不会拖挂额外的水或其他外来物体。跟同样大小的普通船相比，排开的水量微乎其微，这是提高船舶航行效率的理论依据。”