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表面张力对疏水微结构表面减阻的影响
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:2014
  • 页码:290-298
  • 分类:O647.1[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]西北工业大学航海学院,西安710072
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51109178)资助的课题
  • 相关项目:疏水性微纳米结构表面水下减阻的分子动力学研究
中文摘要:

通过构造具有棋盘状微结构的疏水表面,考虑表面张力的影响,利用定常与非定常结合的数值模拟方法,研究了疏水表面在湍流状态下的减阻特性以及微结构内气体封存的效果,其中Re=3000—30000.在低雷诺数下,疏水表面微结构内气体封存状态良好,减阻率最高约为30%;随着雷诺数的增大,压差阻力增大,减阻率有下降趋势.当来流速度过大时,水会大量进入微结构,疏水表面的减阻率变化剧烈,且已经不再减阻.结果表明,表面张力削弱了壁面切应力的影响,使得低雷诺数下微结构内气体能够有效封存,进而减小壁面阻力.

英文摘要:

This article studies drag reduction rule and gas restoration and retention of hydrophobic surfaces numerically when taking into consideration the surface tension efiect, the microstructure here is chessboard-like and the Reynolds number varies from 3,000 to 30,000. Results show that gas restoration and retention keep well, and a maximum drag reduction rate of approximately 30% has been gained at small Reynolds number(Re 15000). When Re is too large, water will swarm into microstructures, and keeping a good gas-liquid interface becomes dificult. Meanwhile, drag reduction rate remains variable and hydrophobic surfaces do not reduce drag. Through mechanical analysis we find that the infiuence of shear stress is weakened due to surface tension efiect, thus the gas in microstructures can be efiectively stored at lowfiow speed and drag is reduced.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876