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蚬子外壳仿生表面减阻结构的设计与分析
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作者 林盛 宋世奇 《大连交通大学学报》 CAS 2024年第1期96-100,共5页
受天然生物蚬子在泥沙环境中优异的运动能力的启发,提出了仿生蚬子表面形貌减阻方法,并根据其外壳表面形貌特征的显微图像设计了仿生表面减阻结构,利用CFD数值模拟方法中的多相流Mixture模型对设计的3种仿生表面结构进行横向仿真模拟并... 受天然生物蚬子在泥沙环境中优异的运动能力的启发,提出了仿生蚬子表面形貌减阻方法,并根据其外壳表面形貌特征的显微图像设计了仿生表面减阻结构,利用CFD数值模拟方法中的多相流Mixture模型对设计的3种仿生表面结构进行横向仿真模拟并与光滑表面结构进行减阻效果对比。结果表明,在不同的两相流流速下,3种仿生表面结构在横向模拟中都具有一定的减阻特性,且以棱纹结节表面结构的减阻性能最佳。 展开更多
关键词 仿生表面减阻结构 多相流 数值模拟 Mixture模型
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小型水下巡航机器人表面减阻仿生设计
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作者 包海默 刘恒 +3 位作者 何晋 安轩昂 侯舒荣 宋梅萍 《机械设计》 CSCD 北大核心 2023年第8期149-156,共8页
为提高小型水下巡航机器人作业过程中的行进效率,基于仿生设计方法进行表面减阻设计。利用边缘提取算法和GetData软件对灰鲭鲨鱼鳞片形态与结构进行特征分析和数据提取;运用Shapr 3D和Rhino软件构建了鳞片三维模型和仿生非光滑结构表面... 为提高小型水下巡航机器人作业过程中的行进效率,基于仿生设计方法进行表面减阻设计。利用边缘提取算法和GetData软件对灰鲭鲨鱼鳞片形态与结构进行特征分析和数据提取;运用Shapr 3D和Rhino软件构建了鳞片三维模型和仿生非光滑结构表面,通过Fluent软件进行流体仿真分析,对比不同流速下的剪切应力。结果表明:当来流速度大于6 m/s时,非光滑表面剪切应力小于光滑表面剪切应力,流速为8 m/s时减阻率最高可达2.9%。仿生灰鲭鲨鱼鳞片非光滑表面模型在一定范围的来流速度下具有较好的减阻效果,但减阻率会随来流速度的增加先增后减,在特定流速下,减阻效果最佳。 展开更多
关键词 水下巡航机器人 非光滑减阻表面 仿生设计 流体仿真
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厢式运输车车身表面减阻研究性实验设计
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作者 卢小辉 曹立峰 +1 位作者 刘淑平 谢小鹏 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2018年第7期66-69,共4页
为给学生创造发展个性和创新思维的空间环境,设计了厢式运输车车身表面减阻研究性实验。实验结合科研成果,运用气膜减阻原理,模拟和探索厢式运输车表面结构对其空气动力特性的影响,以小孔间距对厢体表面减阻的影响为实例,设计和优化厢... 为给学生创造发展个性和创新思维的空间环境,设计了厢式运输车车身表面减阻研究性实验。实验结合科研成果,运用气膜减阻原理,模拟和探索厢式运输车表面结构对其空气动力特性的影响,以小孔间距对厢体表面减阻的影响为实例,设计和优化厢体表面结构。该研究性实验,有利于激发学生的学习热情,调动学生勇于探索、勇于创新的积极性,培养学生的创新实践能力。 展开更多
关键词 厢式运输车 表面减阻 研究性实验
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仿生表面减阻的研究现状与进展 被引量:37
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作者 马付良 曾志翔 +2 位作者 高义民 刘二勇 薛群基 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期7-15,共9页
仿生表面减阻是众多减阻方法中非常有前景的减阻方式。目前研究最多的是仿生鲨鱼皮减阻和仿生超疏水表面减阻,其中仿生鲨鱼皮表面减阻又分为直接复刻鲨鱼皮表面的盾鳞结构和仿鲨鱼皮沟槽减阻。文中介绍了国内外关于仿生减阻的最新研究... 仿生表面减阻是众多减阻方法中非常有前景的减阻方式。目前研究最多的是仿生鲨鱼皮减阻和仿生超疏水表面减阻,其中仿生鲨鱼皮表面减阻又分为直接复刻鲨鱼皮表面的盾鳞结构和仿鲨鱼皮沟槽减阻。文中介绍了国内外关于仿生减阻的最新研究进展及成果,综述了仿生鲨鱼皮表面减阻和仿生超疏水表面减阻的研究现状,探讨了仿生表面减阻未来的发展方向和研究重点。虽然仿生超疏水表面一般都具有粗糙的表面微纳结构以及较低的表面能,但不是所有的超疏水表面都具有减阻效果,因此超疏水表面的减阻效果还需要一个度量标准。 展开更多
关键词 仿生 表面减阻 鲨鱼皮 超疏水
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凹坑非光滑表面减阻技术数值模拟研究 被引量:3
5
作者 郐楚婷 王卫强 +3 位作者 吴玉良 王博 杜胜男 王国付 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期700-706,共7页
对于管道输送,减小输送阻力消耗十分重要。对于减小输送阻力消耗,应用非光滑表面减阻技术尤为关键。利用流体力学知识,通过使用数值模拟软件,建立凹坑理论模型,以RNG k-ε模型为基础进行分析,模拟计算了光滑表面和矩阵排布的凹坑表面。... 对于管道输送,减小输送阻力消耗十分重要。对于减小输送阻力消耗,应用非光滑表面减阻技术尤为关键。利用流体力学知识,通过使用数值模拟软件,建立凹坑理论模型,以RNG k-ε模型为基础进行分析,模拟计算了光滑表面和矩阵排布的凹坑表面。将两种表面流场分别进行数值模拟,得到不同的减阻效果。通过计算分析可以得出,在不同速度下,发现h=0.05 mm的凹坑表面的减阻效果较好;针对12 m·s-1工况下的凹坑表面进行分析,其平均剪切力小于光滑表面,说明凹坑内部的流体在压力差的作用下,产生低速旋流气体,促进主流区域流动,进而减小总阻力。 展开更多
关键词 凹坑减阻 非光滑表面 低速旋流 表面减阻 数值模拟
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水下高压抗润湿V型槽分级铜纳米线簇超疏水表面的减阻研究
6
作者 张祺瑞 李启迅 +2 位作者 阮达 刘渊博 马学虎 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期558-565,共8页
针对水下减阻超疏水表面气层稳定性差的问题,提出了在金属铜基底上使用两步电化学沉积法,制备了一种具有V型槽结构、区室化簇状结构和微纳分级结构的铜纳米线超疏水表面,进行了水下高压气层稳定性测试和减阻测试。结果表明,该表面最高可... 针对水下减阻超疏水表面气层稳定性差的问题,提出了在金属铜基底上使用两步电化学沉积法,制备了一种具有V型槽结构、区室化簇状结构和微纳分级结构的铜纳米线超疏水表面,进行了水下高压气层稳定性测试和减阻测试。结果表明,该表面最高可在0.45 MPa水压下维持76%的未润湿区域。同时,该表面在平板流变仪层流减阻测试中可取得高达56%的减阻率,具有优异的减阻性能。V型槽分级铜纳米线簇超疏水表面兼具水下高压气层稳定性和减阻效果,可应用到实际船舶航行领域,为解决超疏水表面减阻应用的瓶颈问题提供方案。 展开更多
关键词 超疏水表面减阻 分级结构 气层稳定性 铜纳米线
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防污贝壳表面纹理特征减阻效应仿真分析 被引量:8
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作者 张璇 白秀琴 +1 位作者 袁成清 严新平 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期146-154,共9页
论文聚焦于船体表面仿生减阻这一提高船舶运行效率的热点方法,以海洋中常见的能够防止海洋污损生物附着的日本镜蛤为仿生对象,探讨其表面纹理的减阻性能。通过对矩形、三角形、半圆形贝壳沟槽纹理表面的流场进行仿真模拟,分析了三种具... 论文聚焦于船体表面仿生减阻这一提高船舶运行效率的热点方法,以海洋中常见的能够防止海洋污损生物附着的日本镜蛤为仿生对象,探讨其表面纹理的减阻性能。通过对矩形、三角形、半圆形贝壳沟槽纹理表面的流场进行仿真模拟,分析了三种具有相同几何特征尺寸的不同沟槽纹理表面的流场特性。仿真结果表明三种沟槽表面均具有减阻效果,其中矩形沟槽表面减阻效果最佳。研究结论可为最佳减阻沟槽设计提供理论依据。 展开更多
关键词 船体防污 贝壳表面纹理 仿生学 表面减阻 仿真分析
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基于剪切稀化模型的三通减阻数值模拟
8
作者 张志 张浩 +1 位作者 李茂林 石若冉 《山东建筑大学学报》 2024年第1期48-56,共9页
为了研究添加表面活性剂在供热管道局部构件处的减阻效果,选取三通构件模型,利用计算流体力学软件模拟管内不同雷诺数下纯水和CTAC/NaSal溶液的流动。通过网格无关性、对比减阻规律验证了Carreau-Bird模型的可靠性,着重分析了减阻率、... 为了研究添加表面活性剂在供热管道局部构件处的减阻效果,选取三通构件模型,利用计算流体力学软件模拟管内不同雷诺数下纯水和CTAC/NaSal溶液的流动。通过网格无关性、对比减阻规律验证了Carreau-Bird模型的可靠性,着重分析了减阻率、流速分布和湍动能的变化,并采用Ω准则和Q准则分析三通涡结构变化。结果表明:三通中添加CTAC溶液,减阻效果小于直管,但在较小雷诺数下就达到减阻率最大值;添加CTAC溶液改变了三通内流速分布,会使管内低速流动区域减小,而高速流动区域增大,出口段湍流流动层流化;降低了壁面附近的涡量,但增加了涡旋中心区的涡量。 展开更多
关键词 表面活性剂减阻 三通 涡分析 数值模拟
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表面活性剂减阻水溶液在紊流边界层中的流动结构 被引量:7
9
作者 蔡书鹏 唐川林 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期52-56,共5页
为揭示表面活性剂减阻水溶液在边界层中的减阻力学特性,使用二维激光多普勒测速仪(LDV)对十六烷基三甲基溴化铵和伴随盐水杨酸钠的减阻水溶液在零压梯度紊流平板边界层中的流动结构进行实验研究。结果发现,与水流相比,减阻水溶液的主流... 为揭示表面活性剂减阻水溶液在边界层中的减阻力学特性,使用二维激光多普勒测速仪(LDV)对十六烷基三甲基溴化铵和伴随盐水杨酸钠的减阻水溶液在零压梯度紊流平板边界层中的流动结构进行实验研究。结果发现,与水流相比,减阻水溶液的主流方向脉动强度峰值出现位置远离壁面,在靠近边界层中部,出现第二峰值,并处于非“剪切诱导状态(SIS)”;雷诺应力的象限构成中,上喷流(Ejection)和下扫流(Sweep)的贡献明显被抑制以致使雷诺应力沿整个边界层内部基本为零;在主流速度脉动能谱中,低频运动强度大于水流,而高频运动强度低于水流。结果说明表面活性剂减阻水溶液具有降低紊流脉动各个成分相关度、提高流动结构尺度的作用。 展开更多
关键词 表面活性剂减阻水溶液 紊流边界层 雷诺应力 紊流强度 象限分析
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减阻表面换热特性的实验
10
作者 吴宏 王蛟 刘昆 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1264-1267,共4页
采用实验方法对带"V"型沟槽表面通道在不同雷诺数下的流动与换热特性进行了研究.研究结果表明:宽与深均为0.5 mm的沟槽板通道在实验范围内具有明显的减阻效果,减阻效果随着雷诺数的增大而减小;相比平板通道流动,低雷诺数范围... 采用实验方法对带"V"型沟槽表面通道在不同雷诺数下的流动与换热特性进行了研究.研究结果表明:宽与深均为0.5 mm的沟槽板通道在实验范围内具有明显的减阻效果,减阻效果随着雷诺数的增大而减小;相比平板通道流动,低雷诺数范围下(10000<Re<30000)沟槽板的传热性能会减弱;高雷诺数范围下(30000<Re<80000)沟槽板的传热性能有所增强.且强化换热比在实验工况范围内随着雷诺数的增加而增加. 展开更多
关键词 航空、航天推进系统 减阻表面 雷诺相似 流动换热
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中等质量分数CTAC表面活性剂溶液减阻性能实验研究
11
作者 扈黎光 王德忠 +2 位作者 徐济鋆 罗次申 金浩 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期43-45,56,共4页
表面活性剂减阻由于其机械、化学、光、热稳定性 ,越来越为工程界所重视。文中开展了目前较少研究的中等质量分数 (采用 170、 80 0 μg g两种质量分数的溶液 )CTAC (Cetyltrimethylammoniumchloride,十六烷基三甲基氯化铵 )溶液与伴随... 表面活性剂减阻由于其机械、化学、光、热稳定性 ,越来越为工程界所重视。文中开展了目前较少研究的中等质量分数 (采用 170、 80 0 μg g两种质量分数的溶液 )CTAC (Cetyltrimethylammoniumchloride,十六烷基三甲基氯化铵 )溶液与伴随离子 (Sal+ )共存条件下的减阻实验。研究表明 ,在一定CTAC及伴随离子质量分数范围内 ,溶液的减阻性能随CTAC及伴随离子质量分数的增加而下降 ;伴随离子在高雷诺数区域对减阻效应几乎没有影响 ;溶液的减阻性能曲线没有明显的“发生 (onset)”点。 展开更多
关键词 伴随离子 雷诺数 摩擦阻力系数 胶束 中等质量分数 CTAC 表面活性剂溶液减阻性能 实验研究
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3种低表面能减阻涂层的性能分析 被引量:6
12
作者 秦卫华 刘兰轩 +1 位作者 江英 刘秀生 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期39-41,73,共4页
为了得到船舶或水下航行器外层涂覆低表面能减阻涂层,分别在马口铁和碳钢基材上制备了氟硅涂层、聚氨酯弹性涂层、纳米涂层。依据相关标准测试了3种涂层的干燥时间、厚度、冲击强度、附着力以及打磨前后水接触角,并通过外观、光泽度、... 为了得到船舶或水下航行器外层涂覆低表面能减阻涂层,分别在马口铁和碳钢基材上制备了氟硅涂层、聚氨酯弹性涂层、纳米涂层。依据相关标准测试了3种涂层的干燥时间、厚度、冲击强度、附着力以及打磨前后水接触角,并通过外观、光泽度、接触角等方式来分析和评价涂层的耐人工海水浸泡、耐湿热交变性能。最后,在回转体模型上,通过高速水洞试验测试了3种低表面能涂层的减阻性能。结果表明:在水流速度为2.0~10.0 m/s时,3种低表面能涂层皆具备良好的减阻效果,其中以聚氨酯弹性涂层的减阻效果为最佳,平均减阻率为-4.24%。 展开更多
关键词 表面减阻涂层 氟硅涂层 聚氨酯弹性涂层 纳米涂层 减阻效果
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水下减阻技术研究综述 被引量:33
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作者 柯贵喜 潘光 +2 位作者 黄桥高 胡海豹 刘占一 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期546-554,共9页
在简要回顾早期减阻研究的基础上,对现有典型水下湍流减阻技术进行了较深入地分析。重点介绍了脊状表面减阻、微气泡减阻和疏水/超疏水表面减阻的研究现状。分别从实验研究和理论研究两方面对其进行了阐述,并着重强调了各自的减阻机理... 在简要回顾早期减阻研究的基础上,对现有典型水下湍流减阻技术进行了较深入地分析。重点介绍了脊状表面减阻、微气泡减阻和疏水/超疏水表面减阻的研究现状。分别从实验研究和理论研究两方面对其进行了阐述,并着重强调了各自的减阻机理。此外,还简要介绍了柔顺壁面减阻、壁面振动减阻等其它减阻技术。展望了水下减阻技术今后的研究重点及其应用前景。 展开更多
关键词 水下减阻技术 湍流边界层 脊状表面减阻 微气泡减阻 疏水/超疏水表面减阻 减阻机理
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水下条纹沟槽表面近壁区流场的数值分析 被引量:6
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作者 胡海豹 潘光 +1 位作者 宋保维 毛昭勇 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2004年第1期96-100,共5页
近年来对于水下条纹沟槽表面减阻的研究多集中在试验方面,理论分析和数值计算进行的却不多。而由于受实验条件的限制,条纹沟槽表面减阻的微观机理也一直没有搞清楚。本文正是通过理论方面的分析和计算来进一步揭示条纹沟槽表面的微观流... 近年来对于水下条纹沟槽表面减阻的研究多集中在试验方面,理论分析和数值计算进行的却不多。而由于受实验条件的限制,条纹沟槽表面减阻的微观机理也一直没有搞清楚。本文正是通过理论方面的分析和计算来进一步揭示条纹沟槽表面的微观流场。首先基于“第二涡群”论对条纹沟槽表面流场的减阻特性进行了理论分析,阐述了其减阻机理;在此基础上采用B-L两层代数模型,建立了条纹沟槽表面水下流场的简化数学模型;并利用有限差分法对近壁区流场进行了数值计算,首次通过理论计算的方法获得了条纹沟槽表面水下微观流场的速度分布;为以后进一步从理论和实验上研究条纹沟槽减阻特性奠定了重要的基础。 展开更多
关键词 第二涡群 水下条纹沟槽 表面减阻 近壁区流场 数值分析 减阻机理 液体力学
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V型沟槽表面流动换热的比拟特性
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作者 刘昆 陶智 +1 位作者 吴宏 王蛟 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期961-963,共3页
利用实验的方法,对静止状态下"V"型沟槽表面通道在不同雷诺数下的流动与换热特性进行了比拟研究.研究结果表明:相比平板通道流动,宽与深均为0.5 mm(h=s=0.5mm)的沟槽表面在实验范围内(10 000<Re<80 000)具有明显的减阻... 利用实验的方法,对静止状态下"V"型沟槽表面通道在不同雷诺数下的流动与换热特性进行了比拟研究.研究结果表明:相比平板通道流动,宽与深均为0.5 mm(h=s=0.5mm)的沟槽表面在实验范围内(10 000<Re<80 000)具有明显的减阻效果,同时具有弱化换热特性,证明了比拟理论的正确性,且减阻效果和弱化换热效果随着雷诺数增加而减小.此研究为涡轮叶片外换热提供了一种技术储备. 展开更多
关键词 减阻表面 流动换热 实验
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大面积鲨鱼皮复制制备仿生减阻表面研究 被引量:23
16
作者 韩鑫 张德远 +1 位作者 李翔 李元月 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期838-842,共5页
对水下低阻动物坚硬表皮形貌进行直接复制以成形出比较接近生物原型的仿生减阻表面,是生物复制成形工艺应用于仿生减阻表面研究的新尝试.以鲨鱼皮为生物复制模板,采用热压印法对其外端形貌进行了大面积微复制,进而拼接制备出了仿鲨鱼减... 对水下低阻动物坚硬表皮形貌进行直接复制以成形出比较接近生物原型的仿生减阻表面,是生物复制成形工艺应用于仿生减阻表面研究的新尝试.以鲨鱼皮为生物复制模板,采用热压印法对其外端形貌进行了大面积微复制,进而拼接制备出了仿鲨鱼减阻蒙皮.平板样件水筒阻力试验结果表明,采用生物复制成形工艺制备出的仿鲨鱼减阻表面具有明显的减阻效果,在试验工况内,最大减阻率达到8.25%. 展开更多
关键词 鲨鱼皮 仿生减阻表面 生物复制成形 热压印
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A method for testing drag-reduction on riblet surfaces based on the Spalding formula
17
作者 宋保维 刘占一 +2 位作者 许婷 胡海豹 黄明明 《Journal of Marine Science and Application》 2009年第4期333-337,共5页
This paper presents a method based on riblet surfaces. Its advantage lies in that it is more with testing methods using instruments such as a the Spalding formula for testing drag-reduction on convenient and yields mo... This paper presents a method based on riblet surfaces. Its advantage lies in that it is more with testing methods using instruments such as a the Spalding formula for testing drag-reduction on convenient and yields more precise data compared scale. With this method, data is obtained from the velocity distribution within the inner layer, nearest the riblet surface. Precision of measurement of the velocity distribution is the key factor affecting the precision of the testing. 展开更多
关键词 Spalding formula riblet surface drag-reduction testing
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常温下“不完全浸润的有序单层水”和分子尺度亲水性
18
作者 王春雷 方海平 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2016年第5期69-78,共10页
传统的亲疏水理论认为,表面的亲疏水性质在宏观和微观是一致的.本文回顾了常温下宏观与微观表现不一致的一种浸润现象:"不完全浸润的有序单层水",即宏观上有水滴的疏水表面上,微观分子尺度上反而存在亲水表面才有的致密单分... 传统的亲疏水理论认为,表面的亲疏水性质在宏观和微观是一致的.本文回顾了常温下宏观与微观表现不一致的一种浸润现象:"不完全浸润的有序单层水",即宏观上有水滴的疏水表面上,微观分子尺度上反而存在亲水表面才有的致密单分子厚度的水层,体现疏水表面的液滴和体现亲水表面的致密单分子水层共存于一个表面上,导致分子尺度亲水性现象.近几年来,人们通过数值模拟和实验发现,许多真实材料表面也存在类似现象,显示这种表面浸润现象可能广泛存在.在应用方面,这种有序水可以明显的减小亲水界面上的阻尼,这对过滤膜、植入人体器官和船舶表面减阻应用都有重要意义. 展开更多
关键词 亲疏水 常温 不完全浸润的有序单层水 分子尺度亲水性 亲水表面减阻
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A prediction of drag reduction by entrapped gases in hydrophobic transverse grooves 被引量:3
19
作者 WANG Bao WANG JiaDao CHEN DaRong 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2013年第12期2973-2978,共6页
The drag reduction effect of super-hydrophobic surface induced by the entrapped gas is unstable due to the gradual disappearance of the trapped gas.In this paper,a hydrophobic transverse grooved surface was designed t... The drag reduction effect of super-hydrophobic surface induced by the entrapped gas is unstable due to the gradual disappearance of the trapped gas.In this paper,a hydrophobic transverse grooved surface was designed to sustain gas in valleys.A detail numerical simulation was presented to investigate the flow field near the proposed surface.When water flowed over this surface,the entrapped gas was blocked by the ridges and the solid-liquid interface was replaced by the liquid-gas interface due to the entrapped gas,furthermore the micro-vortex formed in the groove.Because there was an effective slippage between water and solid induced by the entrapped gas,the velocity gradient of boundary layer decreased,which contributed to a remarkable drag reduction effect.Additionally,considering the extra undesired pressure drag reduction which negatively impacted the drag reduction effect of this method,the total drag coefficient including the viscous drag coefficient and the pressure coefficient was analyzed.An effective drag reduction rate of about 15%was achieved and the effect of this method was confirmed by experiments conducted in a high-speed water tunnel when grooves were optimized. 展开更多
关键词 hydrophobic transverse groove GAS SKIN-FRICTION drag reduction computational fluid dynamics(CFD)
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Water-trapping and drag-reduction effects of fish Ctenopharyngodon idellus scales and their simulations 被引量:5
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作者 WU LiYan JIAO ZhiBin +3 位作者 SONG YuQiu REN WenTao NIU ShiChao HAN ZhiWu 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第7期1111-1117,共7页
In the last decades, surface drag reduction has been re-emphasized because of its practical values in engineering applications,including vehicles, aircrafts, ships, and fuel pipelines. The bionic study of drag reducti... In the last decades, surface drag reduction has been re-emphasized because of its practical values in engineering applications,including vehicles, aircrafts, ships, and fuel pipelines. The bionic study of drag reduction has been attracting scholars' attentions. Here, it was determined that the delicate microstructures on the scales of the fish Ctenopharyngodon idellus exhibit remarkable drag-reduction effect. In addition, the underlying drag-reduction mechanism was carefully investigated. First,exceptional morphologies and structures of the scales were observed and measured using a scanning electron microscope and3-dimensional(3D) microscope. Then, based on the acquired data, optimized 3D models were created. Next, the mechanism of the water-trapping effect of these structures was analyzed through numerical simulations and theoretical calculations. It was determined that there are many microcrescent units with certain distributions on its surface. In fact, these crescents are effective in generating the "water-trapping" effect and forming a fluid-lubrication film, thus reducing the skin friction drag effectively.Contrasting to a smooth surface, the dynamics finite-element analysis indicated that the maximum drag-reduction rate of a bionic surface is 3.014% at 0.66 m/s flow rate. This study can be used as a reference for an in-depth analysis on the bionic drag reduction of boats, underwater vehicles, and so forth. 展开更多
关键词 water trapping structure drag reduction surface fish scales simulations bionic surface and interface
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