近年來,人們受自然界中荷葉、水稻葉和芋頭葉等植物表面疏水特性的啟發(fā),越來越關(guān)注超疏水表面的特性。超疏水表面在減小流動(dòng)阻力和自清潔材料方面具有良好的應(yīng)用前景。超疏水表面具有凹凸不平的粗糙微結(jié)構(gòu),在表面張力作用下,流體流過時(shí)并不能完全浸潤微結(jié)構(gòu),而在這些微結(jié)構(gòu)之間駐留部分氣體,形成剪切力較小的氣-液接觸面,極大減少了表面上的固-液接觸面積,從而降低流體流過時(shí)的粘性阻力。有關(guān)超疏水微通道中流動(dòng)減阻的研究表明,氣-液界面曲率對(duì)滑移長度和減阻效果具有顯著影響。因此,本文著重研究了氣-液界面對(duì)超疏水微通道中流動(dòng)減阻的影響,主要內(nèi)容如下:（1）針對(duì)表面具有橫向微坑的超疏水微通道中的流動(dòng)減阻特性,基于拋物線型氣-液界面,采用VOF模型對(duì)微通道中的單側(cè)滑移流動(dòng)進(jìn)行了二維定常數(shù)值模擬,研究了層流狀態(tài)下超疏水微通道中的流動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,并分析了入口速度、微坑面積比、微通道高度、拋物線型高度、微坑深度和微坑形狀對(duì)流動(dòng)減阻的影響。（2）為進(jìn)一步全面地探討層流狀態(tài)下氣-液界面曲率對(duì)超疏水微通道中流動(dòng)減阻的影響,定義氣-液界面切線與微脊表面所在水平線間的夾角為凸出角?,當(dāng)?取值范圍為-90?~90?時(shí),針對(duì)微通道中的... 

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)表
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 超疏水表面及其理論模型
        1.1.2 超疏水表面性能的影響因素
        1.1.3 超疏水表面的應(yīng)用
    1.2 邊界滑移理論
    1.3 研究現(xiàn)狀
    1.4 研究內(nèi)容
第2章 基于拋物線型氣-液界面的超疏水微通道數(shù)值模擬
    2.1 引言
    2.2 物理模型
    2.3 數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 體積分?jǐn)?shù)
        2.3.2 控制方程與求解條件
    2.4 網(wǎng)格劃分
    2.5 模型參數(shù)
    2.6 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值、理論值對(duì)比
        2.6.1 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比
        2.6.2 模擬結(jié)果與理論值對(duì)比
    2.7 流動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征
    2.8 流動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)減阻效果的影響
        2.8.1 入口速度的影響
        2.8.2 微坑面積比和微通道高度的影響
        2.8.3 拋物線型高度的影響
        2.8.4 微坑深度的影響
        2.8.5 微坑形狀的影響
    2.9 本章小結(jié)
第3章 界面曲率對(duì)超疏水微通道減阻的影響
    3.1 引言
    3.2 物理模型
    3.3 數(shù)學(xué)模型
    3.4 網(wǎng)格劃分
    3.5 模型參數(shù)
    3.6 模擬結(jié)果與理論值對(duì)比
    3.7 流動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征
    3.8 流動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)減阻效果的影響
        3.8.1 自由剪切面積比的影響
        3.8.2 微通道高度的影響
        3.8.3 雷諾數(shù)的影響
    3.9 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]表面張力對(duì)疏水微結(jié)構(gòu)表面減阻的影響[J]. 宋保維,任峰,胡海豹,郭云鶴.  物理學(xué)報(bào). 2014(05)
[3]超疏水表面微通道內(nèi)滑移速度的模擬研究[J]. 杜蒙蒙,莊儉,張亞軍,吳大鳴.  熱科學(xué)與技術(shù). 2011(04)
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[5]超疏水表面滑移流動(dòng)的模擬研究[J]. 趙士林,劉曉華.  熱科學(xué)與技術(shù). 2010(01)
[6]納米吸附法降低巖石微孔道水流阻力的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 狄勤豐,沈琛,王掌洪,顧春元,施利毅,方海平.  石油學(xué)報(bào). 2009(01)
[7]潤濕性可控智能表面的研究進(jìn)展[J]. 施政余,李梅,趙燕,路慶華.  材料研究學(xué)報(bào). 2008(06)
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[9]鋁合金基體上超疏水表面的制備[J]. 李艷峰,于志家,于躍飛,霍素斌,宋善鵬.  高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào). 2008(01)
[10]超疏水光柵微結(jié)構(gòu)表面減阻試驗(yàn)研究[J]. 葉霞,周明,蔡蘭,袁潤,李健,李剛.  中國機(jī)械工程. 2007(23)

碩士論文
[1]表面潤濕性對(duì)微通道界面阻力影響的研究[D]. 常允樂.大連海事大學(xué) 2013
[2]水下航行器低表面能涂層減阻研究[D]. 侯智敏.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3702815