恼人的茶壶效应

问题

在日常生活中，也在如浇注、印刷和挤压等工业过程中出现的“茶壶效应”，是如何产生的？

最新进展

将茶从茶壶倒出时，茶水会顺着壶嘴、贴着壶壁向下，流到桌面。数世纪以来，制陶工匠们会通过调整容器边缘来尽量避免这种情况的出现，然而并不能从理论上对此作出科学解释。

2019年，物理学家发展出了一个能定量描述这种现象的模型。他们以30°倾角，将毛细水流喷射到垂直玻璃圆柱体上，以此来观察液体附着在圆柱体上的情况；再通过选用不同直径、不同材料的玻璃管来进行重复实验。

图片来源：E. Jambon-Puillet et al./Phys. Rev. Lett.

他们发现，毛细水流的运动是否受圆柱体的影响，取决于毛细水流的初始速度，以及毛细水流的粗细。在将直径为0.5毫米的毛细水流，喷射到直径为3毫米的玻璃圆柱上时，当水流速度超过1毫升/秒，圆柱体对毛细水流的直线轨迹几乎没有影响；当流速降低，水流开始慢慢绕圆柱偏斜；当流速降至约0.5毫升/秒时，水流几乎开始完全附着在圆柱体上盘绕。通过对这些螺旋形状以及其形成进行建模，他们首次成功地预测出了这种射流盘绕的阈值流动条件。

结论

水流的初始速度以及几何决定了它是否会贴着壶壁下流。