红酒杯中的物理学

善于品酒的人都知道在喝葡萄酒前,摇晃下杯中的美酒可以使其接触空气,并释放出芬芳的酒香。然而,这种被称为“轨道式摇摆”的动作其工作原理在某种程度上说仍是一个谜团。

长期以来流体动力学家都知道,轨道式摇摆所产生的波浪一直传播至杯子的边缘并搅动杯中的液体。“这种波浪的形成我们已经知晓,但我们缺少的是它与混合以及氧化相关的物理学描述,”瑞士洛桑联邦高等理工学院的科学家穆罕默德·法赫特(Mohamed Farhat)说道。为了找出这种混合是如何发生的,法赫特和他的同事用透明的圆筒杯中模拟了这种波浪,并使用了尖端的仪器来跟踪波浪的运动和测量液体的流动速度。

研究人员发现,当波浪传播至杯壁时,液体反复地从底部转移至顶部,从中央转移至外围。“波浪引发的这种泵运机制提高了混合的效率,”法赫特解释道。研究小组还发现,对一种给定形状的杯子,合适的摇晃直径和旋转速度将优化混合和氧化的过程。在美国物理学会流体动力学部门2011年11月20至22日的会议上,瑞士研究小组的成员马蒂诺·里克拉里(Martino Reclari)报告了这项发现。