一組科學家通過對一種古老的技術- 吸管進行實驗，發現了管理流體流動的新規律。這種新發現的理解有可能加強醫療和工程背景下的流體管理。液體和氣體通過管道、管子和導管等渠道的運動是自然和工業背景下的一種常見現象，包括血液循環或通過管道運輸石油等情況。

紐約大學庫蘭特數學科學研究所的一個研究小組發現了製約流體流動的新規律，與之前已知的規律相矛盾。他們的發現是基於對飲管和金屬管的實驗，從而推導出一個通用的數學公式，可以預測流體在任何管道或管子中的流動，這可能對醫學和工程等領域產生重大影響。

“我們發現，通過吸管喝水違背了所有先前已知的關於流經管道的阻力或摩擦力的定律，”紐約大學庫倫特數學科學研究所的副教授和該研究的作者Leif Ristroph解釋說，該研究發表在《流體力學雜誌》上。”這促使我們尋找一個新的定律，它可以適用於以任何速度通過任何大小的管道的任何類型的流體。”

“管道流動問題一直是流體力學研究中最基本和最重要的問題之一，在許多方面，該領域的發展就是為了解決這個問題，”紐約大學應用數學實驗室主任Ristroph解釋道，該研究就是在這裡進行的。

然而，在他們的工作中，Ristroph和他的同事發現，所有與壓力和流速有關的已知定律只有在某些條件下才是準確的。

為了得出這個結論，他們進行了一系列的實驗–測量不同長度和直徑的金屬管道的流速和壓力，並使用幾種類型的液體。其目的是確定這些因素與流經管道的摩擦阻力有什麼關係。

“我們的數據顯示，著名的和經典的流動摩擦定律只對某些流速和管道尺寸的組合是準確的，”Ristroph解釋說。”我們繪製了現有定律不能很好工作的條件，我們在我們的眼皮底下發現了一個很好的例子：通過吸管喝飲料。”

據認為，早在5500年前的美索不達米亞文明早期的蘇美爾就已經開始使用吸管。但是以前沒有研究過它們運作的流體動力學。

研究人員擴大了他們的研究範圍，包括幾種吸管–一種薄的咖啡攪拌器類型，一種普通的蘇打水類型，以及一種寬的茶飲類型–他們進行了實驗，以確定在飲用過程中典型的流速的摩擦。

吸管和類似大小的管道上的數據與任何已知的定律都不相符，這些定律是以其發現者–科學家Evangelista Torricelli和Jean Léonard Marie Poiseuille等人命名的。

研究人員發現，每個經典定律都失敗了，因為它假設管道要么非常短，要么非常長，流速要么非常慢，要么非常快。介於兩者之間的情況，包括吸管，涉及復雜的因素，如流動如何沿著管道的長度變化，以及它是變得光滑和層狀還是粗糙和湍流。

對這種影響進行建模使研究小組能夠得出一個單一的數學公式，其預測結果與所有管道和吸管以及所有被測試的流體和流速的實驗測量結果相匹配。

“一個通用的公式可能非常有用，例如，在理解和模擬循環系統中的血液流動方面，”Ristroph觀察到。”我們的靜脈、動脈和毛細血管基本上是具有許多不同直徑、長度和流速的管道。”