空气指状物在弹性分支网络中的传播

我们通过实验研究了空气指状物穿过弹性、充液 Hele-Shaw 通道的 Y 型分叉的传播，作为气道重新开通的台式模型。由弹性上边界提供通道柔顺性，我们可施加塌陷的通道构型，并向其中以恒定体积通量注入空气。我们典型地观察到主通道中稳定的指状传播，该稳定在 Y 型分叉前丧失，但随后在子通道中恢复。在初始塌陷程度较低时，尽管 Y 通道不同部分的初始塌陷存在微小差异，子通道中的稳定指状形状和气泡压力与主通道中的相对应。然而，在初始塌陷程度较高、弹性片几乎接触通道底边界时，主通道中实验上无法区分的指状物可导致子通道重新开通的多种状态。子通道中恢复稳定传播的下流距离也因调节指状传播的力学机制转变而随注入流速和初始塌陷显著变化。我们发现，该恢复的特征时间和长度尺度在黏性与表面张力主导的低流速和/或低初始塌陷情形下最大，并朝向在高流速和/或高初始塌陷下弹性与表面张力平衡极限处达到的恒定平台而减小。我们的发现表明，实际网络不太可能由足够长的通道组成以使稳态传播得以保持。