气-液界面位置对微凹槽结构内两相流场和减阻特性的影响研究

作     者：申峰 陈杰 程思源 逄燕 刘赵淼 Shen Feng;Chen Jie;Cheng Siyuan;Pang Yan;Liu Zhaomiao

作者机构：北京工业大学数学统计学与力学学院北京100124 

基　　金：国家自然科学基金(12172017) 北京市教委科技计划重点基金(KZ202110005007)资助项目 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2024年第56卷第9期

页      码：2511-2521页

摘      要：在超疏水表面增加微凹槽结构,有利于在表面张力作用下留存部分空气形成气-液界面,从而大大降低流动阻力,在流动减阻方面展示了巨大的应用潜力.然而,由于流体剪切、空气溶解等影响,微凹槽内的空气容易发生损耗,导致气-液界面位置向凹槽底部移动,进而降低减阻效果.为了揭示微凹槽内空气损耗后气-液界面位置对流动减阻效果的影响,开展了显微高速摄影实验和计算流体动力学数值模拟,研究了微凹槽内不同气-液界面位置对两相流场特性的影响,并分析了等效滑移长度和减阻率的变化规律.结果表明,随着气-液界面位置的下移,气-液界面上方的流体从附着流转变为分离涡流,空气内部的涡流方向也从顺时针转变为逆时针.形成分离涡的临界空气损耗率为h_(c)^(*)=0.3~0.4,减阻率从12%降低到5%.界面下降后雷诺数Re、微通道宽度W和凹槽长度占比δ对微凹槽减阻性能也有重要影响,研究结果有助于深化对超疏水表面微凹槽两相流动减阻问题的认识,为微凹槽结构设计及应用提供重要的理论指导.

主 题 词：滑移长度 气-液界面 涡胞 微凹槽 流动减阻 

学科分类：080704[080704] 08[工学] 080104[080104] 0807[工学-电子信息类] 0825[工学-环境科学与工程类] 0803[工学-仪器类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/0459-1879-24-105

馆 藏 号：203141597...