First observation of the Josephson-Anderson relation in experiments on hydrodynamic drag
流体动力学
2026-02-17 v1
摘要
我们验证了最近对流体上物体阻力的预测（G. L. Eyink, Phys. Rev. X 11, 031054 (2021) 中的 Eq. 3.50）。在该预测中，速度场被分解为非旋性（势）和旋性贡献，阻力也如此分解。在Josephson-Anderson关系中，阻力的旋性贡献可由穿过相应势流 streamlines 的涡度通量得到。势成分直接由板的加速度及其添加质量决定。Josephson-Anderson关系源自超流的量子描述，但惊人地适用于我们实验中的经典流体。在实验中，我们使用机器人臂通过水中加速一个平板。该几何结构简单 enough to allow analytic potential flow streamlines。监测的板位置显示加速度的振荡分量，这添加了一个对Josephson-Anderson关系的额外测试。使用粒子图像测速法测量瞬时速度场。这使得我们能够评估[1]中的 Eq. 3.50，并将其预测与测量的阻力进行比较。我们发现效果良好，最惊人的是添加质量对阻力贡献在流动转化为旋性后仍然显著。最后，我们对评估Josephson-Anderson关系的实验技术要求作了评论。
引用
@article{arxiv.2508.19824,
title = {First observation of the Josephson-Anderson relation in experiments on hydrodynamic drag},
author = {Nicola Savelli and Ali R Khojasteh and Abel-John Buchner and Jerry Westerweel and Willem van de Water},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.19824},
year = {2026}
}