专题评论：壁面湍流中聚合物减阻理论

流体在通道、管道或导管中的流动，如同任何其他壁面约束流动（如沿船体流动的水或飞机上的空气）一样，会受到阻力的阻碍，当流体流动从层流转变为湍流时，阻力会增加许多倍。一个主要的技术问题是如何减少这种阻力，以最小化在管道中输送石油等流体或在海洋中移动船舶的费用。二十世纪中叶发现，极低浓度的聚合物可以将湍流中的阻力降低高达80%。虽然实验知识多年来不断积累，但聚合物减阻的基本理论在很长一段时间内仍然难以捉摸，关于这是“表面”效应还是“体”效应的争论一直很激烈。在这篇专题评论中，我们首先总结了聚合物减阻的现象学，强调其普适性和非普适性两个方面，然后回顾了一个最近的理论，该理论对所有已知现象学提供了定量解释。我们同时处理柔性聚合物和棒状聚合物，解释了普适性质的存在，如最大减阻(MDR)渐近线，以及依赖于雷诺数、聚合物性质及其浓度的非普适交叉现象。最后，我们还讨论了其他减阻剂，重点介绍了气泡这一重要例子。