【摘要】：近年來(lái),受水黽、魚(yú)鱗和荷葉等生物表面疏水特性的啟發(fā),設(shè)計(jì)和制備超疏水表面已備受矚目。超疏水表面在防污、防冰、自清潔等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。自然界中的超疏水表面大多是基于Cassie模型,表面的粗糙微結(jié)構(gòu)是其具有疏水性的根本原因之一。在表面張力作用下,當(dāng)流體流過(guò)超疏水表面的時(shí)候,這些粗糙的微觀結(jié)構(gòu)能留住氣體,形成固-液-氣三相接觸面,很大程度上縮減了超疏水表面上的固-液直接接觸的面積,減弱流體與超疏水表面之間的粘附作用,從而降低粘性阻力。已有關(guān)于超疏水表面的流動(dòng)和阻力特性研究表明,主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)超疏水表面的流動(dòng)和阻力特性具有顯著影響,而對(duì)湍流狀態(tài)下超疏水微通道內(nèi)的內(nèi)流特征研究尚不完善。因此,本文著重研究主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)湍流狀態(tài)下超疏水微通道中流動(dòng)和阻力特性的影響,內(nèi)容如下:(1)針對(duì)具有橫向微觀結(jié)構(gòu)的超疏水微通道中的阻力和流動(dòng)特性,基于直線(xiàn)型氣-液界面,將其簡(jiǎn)化為規(guī)律性排列的橫向凹槽,應(yīng)用VOF模型和Realizable k-ε湍流模型對(duì)超疏水表面微通道內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,研究湍流狀態(tài)下超疏水表面微通道中的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,分析雷諾數(shù)和主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)超疏水表面微通道阻力特性的影響。(2)為全面探討湍流狀態(tài)下主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)超疏水微通道中阻力和流動(dòng)特性的影響,將其簡(jiǎn)化為規(guī)律性排列的縱向凹槽,對(duì)充分發(fā)展的超疏水表面微通道進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,分析雷諾數(shù)、凹槽深度、自由剪切面積比、微通道寬度、微通道高度對(duì)超疏水表面微通道阻力特性的影響,并進(jìn)一步比較具有縱向和橫向微觀結(jié)構(gòu)的超疏水表面微通道的阻力特性。
【圖文】：

接觸角模型

Wenzel模型和Cassie模型
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O357.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王寶;汪家道;陳大融;;基于微空泡效應(yīng)的疏水性展向微溝槽表面水下減阻研究[J];物理學(xué)報(bào);2014年07期

2 宋保維;任峰;胡海豹;郭云鶴;;表面張力對(duì)疏水微結(jié)構(gòu)表面減阻的影響[J];物理學(xué)報(bào);2014年05期

3 黃橋高;潘光;宋保維;劉占一;胡海豹;;超疏水表面流場(chǎng)特性及減阻規(guī)律的數(shù)值仿真研究[J];船舶力學(xué);2014年Z1期

4 宋保維;郭云鶴;羅僗竹;徐向輝;王鷹;;疏水表面減阻環(huán)帶實(shí)驗(yàn)研究[J];物理學(xué)報(bào);2013年15期

5 郭云鶴;宋保維;胡海豹;宋東;;非穩(wěn)態(tài)下超疏水表面減阻仿真研究[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2013年03期

6 鄭金杯;張乾良;呂偉桃;王斌;;電力系統(tǒng)絕緣子防污閃納米硅鋼涂層應(yīng)用研究[J];電力科學(xué)與工程;2013年05期

7 于廣鋒;劉宏偉;;基于滑移理論的超疏水表面減阻性能分析[J];摩擦學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

8 宋保維;郭云鶴;胡海豹;宋東;;微結(jié)構(gòu)超疏水表面減阻特性數(shù)值研究[J];計(jì)算物理;2013年01期

9 Brian Dean;Bharat Bhushan;楊紹瓊;李山;田海平;李一凡;;湍流流動(dòng)中鯊魚(yú)皮表面流體減阻研究進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2012年06期

10 黃橋高;潘光;武昊;胡海豹;宋保維;;超疏水表面減阻水洞實(shí)驗(yàn)及減阻機(jī)理研究[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2011年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 蔣成剛;仿生超疏水表面濕潤(rùn)性研究及應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 張碩;氣—液界面對(duì)超疏水微通道減阻的影響[D];華北電力大學(xué);2017年

2 劉冬薇;液滴撞擊超疏水壁面運(yùn)動(dòng)的模擬研究[D];北京交通大學(xué);2015年

3 成璐;微納二級(jí)結(jié)構(gòu)超疏水表面湍流減阻機(jī)理的TRPIV實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2014年

4 常允樂(lè);表面潤(rùn)濕性對(duì)微通道界面阻力影響的研究[D];大連海事大學(xué);2013年

5 侯智敏;水下航行器低表面能涂層減阻研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

6 趙家軍;超疏水表面微通道中滑移流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：2618182