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),越來越關注超疏水表面的特性。超疏水表面在減小流動阻力和自清潔材料方面具有良好的應用前景。超疏水表面具有凹凸不平的粗糙微結構,在表面張力作用下,流體流過時并不能完全浸潤微結構,而在這些微結構之間駐留部分氣體,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的粘性阻力。有關超疏水微通道中流動減阻的研究表明,氣-液界面曲率對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-液界面對超疏水微通道中流動減阻的影響,主要內容如下:（1）針對表面具有橫向微坑的超疏水微通道中的流動減阻特性,基于拋物線型氣-液界面,采用VOF模型對微通道中的單側滑移流動進行了二維定常數值模擬,研究了層流狀態(tài)下超疏水微通道中的流動運動學特征,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流動減阻的影響。（2）為進一步全面地探討層流狀態(tài)下氣-液界面曲率對超疏水微通道中流動減阻的影響,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?取值范圍為-90?~90?時,針對微通道中的... 

【文章頁數】：49 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
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 超疏水表面的應用
    1.2 邊界滑移理論
    1.3 研究現狀
    1.4 研究內容
第2章 基于拋物線型氣-液界面的超疏水微通道數值模擬
    2.1 引言
    2.2 物理模型
    2.3 數學模型
        2.3.1 體積分數
        2.3.2 控制方程與求解條件
    2.4 網格劃分
    2.5 模型參數
    2.6 模擬結果與實驗值、理論值對比
        2.6.1 模擬結果與實驗值對比
        2.6.2 模擬結果與理論值對比
    2.7 流動運動學特征
    2.8 流動和結構參數對減阻效果的影響
        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
第3章 界面曲率對超疏水微通道減阻的影響
    3.1 引言
    3.2 物理模型
    3.3 數學模型
    3.4 網格劃分
    3.5 模型參數
    3.6 模擬結果與理論值對比
    3.7 流動運動學特征
    3.8 流動和結構參數對減阻效果的影響
        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 雷諾數的影響
    3.9 本章小結
第4章 結論與展望
    4.1 結論
    4.2 研究展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及其他成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]超疏水材料表面液—氣界面的穩(wěn)定性及演化規(guī)律[J]. 呂鵬宇,薛亞輝,段慧玲.  力學進展. 2016(00)
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[5]超疏水表面滑移流動的模擬研究[J]. 趙士林,劉曉華.  熱科學與技術. 2010(01)
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碩士論文
[1]表面潤濕性對微通道界面阻力影響的研究[D]. 常允樂.大連海事大學 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 2007



本文編號：3702815