微流控混沌流中初速度在粒子对弥散中的作用

混沌流驱动流体中的混合与高效输运，以及我们在日常生活中熟悉的优美复杂图案。在粘性占主导的小尺度上产生此类流动，无论从理论还是工程角度都极具挑战性。通过引入微量长柔性聚合物可克服这一困难，从而产生一种称为\textit{弹性湍流}的混沌流。其研究理论框架的基础在于假设速度场在空间上平滑且在时间上随机。此前对弹性湍流的测量仅限于二维。利用一种新型三维粒子追踪方法，我们进行了一项微流控实验，使我们能够从随流运动粒子的视角探索弹性湍流。我们的发现表明，平滑性假设在小于系统尺寸十分之一的尺度上即已失效。此外，我们提供了确凿的实验证据，表明在长时间和长距离下，示踪粒子对的动力学中\textit{弹道}分离占主导地位，表现出对初始分离速度的记忆。这种弹道弥散具有普适性，然而此前在小尺度混沌流背景下一直被忽视。