通过液滴-叶片相互作用的连贯孢子散布
流体动力学
2023-07-26 v3
摘要
植物病原体（如锈菌孢子）的散布每年造成全球超过20%的产量损失，并对人类健康构成重大威胁。然而，病原体从柔性植物表面释放进入冠层的力学机制尚不清楚。在本研究中，我们探究了叶片弹性与雨滴动量之间的相互作用，揭示了其如何诱导流动相干性，并将孢子传输能量较静止表面上的撞击提高2-10倍。我们观察到柔性叶片产生涡偶极子，导致超扩散流。随后我们建立了理论模型，准确预测了叶片边缘的平均空气通量以及涡强度与叶片振动速度成正比。借助拉格朗日诊断，我们进一步揭示了颤振叶片周围存在双曲和椭圆相干结构，提供了孢子传输的动力学描述。我们的模型表明，叶片长宽比（长/宽）与散布呈负相关，表明较短较宽的叶片促进更大的病原体传播。此外，我们发现由于阻尼效应，叶片刚度与散布呈正相关。这些机理见解将有助于构建物理信息分析模型以改进局部作物病害管理。
引用
@article{arxiv.2306.13869,
title = {Coherent spore dispersion via drop-leaf interactions},
author = {Zixuan Wu and Saikat Basu and Seungho Kim and Mark Sorrells and Francisco J. Beron-Vera and Sunghwan Jung},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.13869},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 4 figures