韧皮部渗透驱动层流中的泰勒弥散
流体动力学
2020-04-23 v1
摘要
蔗糖是光合作用的主要产物之一，被认为对植物生长和存活必不可少。它在叶片的叶肉细胞中产生，并通过韧皮部转运到植物的不同部位。理解这一运输机制的进展仍充满实验困难，从而激发了对理论方法和实验室研究的兴趣。Munch 压力和质量流模型是描述韧皮部系统中蔗糖运输物理过程的公认假设之一。它基于渗透作用建立源与汇之间的能量势差。响应此能量势的流动被假定为层流，并由 Hagen-Poiseulle 方程描述。本研究重新审视了管道中的此类渗透驱动流，纳入了泰勒弥散对质量传输的影响，而该影响在韧皮部流动的语境中尚未被考虑。泰勒弥散是管流中的一种效应，其中剪切流可增强物质的有效传输。研究表明，除了针对封闭管壁推导的常规泰勒弥散扩散修正外，由于渗透效应，还出现了对平均平流项的新修正。这些新项充当蔗糖的局部源与汇，尽管其总体平均效应为零。由于蔗糖在水中的分子施密特数非常大，径向佩克莱特数的作用显现出来，它控制着蔗糖前沿速度和传输时间，其重要性超越了被充分研究的 Munch 数。本研究确立了预期的泰勒弥散加速蔗糖传输的上限。
引用
@article{arxiv.2004.10403,
title = {Taylor Dispersion in Osmotically Driven Laminar Flow in Phloem},
author = {M. Nakad and T. Witelski and J. C. Domec and S. Sevanto and G. Katul},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.10403},
year = {2020}
}