圆形水力跃变源于表面张力的实验证据

一个多世纪以来，共识认为厨房水槽中可见的薄液膜水力跃变是由重力产生的。然而，我们近期报道这些跃变是由表面张力产生，重力并不起显著作用。在本文中，{我们呈现了在微重力环境（$\approx 2\%$ 地球重力）中进行的水力跃变实验数据 (Avedisian \& Zhao 2000; Painter et al. 2007; Phillips et al. 2008)。微重力中水力跃变的存在明确证实重力并非导致厨房水槽水力跃变形成的主要作用力。} 我们还呈现了文献中报道的十三组在地球重力下稳态跃变的实验数据，涵盖一系列具有不同物理参数、流速与实验条件的液体。其与 {Bhagat et al.} 的理论预测吻合良好。我们还表明，超过临界流速 $Q_C^* \propto \gamma^2 /\nu \rho^2 g$ 后，重力确实影响水力跃变。在较低流速下，于厨房水槽尺度，表面张力是主导力。我们讨论了先前报道的水力跃变现象学与预测模型，并指出现象学模型——实质上是跃变处径向动量连续性的表述——无法识别跃变起源的机制。然而，结合现象学模型与 {Bhagat et al.} 的理论使我们能够预测跃变高度。