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申峰 (申峰.) | 陈杰 (陈杰.) | 朱林 (朱林.) | 刘赵淼 (刘赵淼.)

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近年来,在表面增加微条纹(或沟槽),将润滑液注入该表面(Liquid-infused surfaces,LIS),具有滑移减阻功能,成为研究热点之一。目前多数研究关注微沟槽形状优化,以最大程度地加强减阻效果和维持两相界面的稳定性。然而,实际工况中工作流体压力引起的液-液界面发生变形和部分润湿现象,对减阻效果有重要影响。由于多数研究中难以跟踪界面形貌变化,对此问题的认识尚不深入。本文数值模拟研究了二维微沟槽中两相界面形貌特性对滑移减阻效果的影响,发现减阻率随界面凸出角的增加(-90°<θ<90°)呈先上升再下降的趋势,最大减阻率(e=20%)和零减阻率对应的最优凸出角和中性凸出角分别约为10°和60°随着微沟槽内液-液界面中心位置的下降,工作流体在界面上方会形成分离流,导致润滑液的涡流方向从顺时针转化为逆时针,极大的降低了减阻效果;形成分离流的临界深度(h_c)与凹槽的纵横比(W_c/L_c)、流体粘度比(μ_2/μ_1)和工作流体流量有关。研究结果有利于深化对液-液界面形貌特性对LIS减阻影响的认识,为微沟槽结构设计提供理论指导。

Keyword:

减阻率 液体注入表面 滑移长度 涡胞 微沟槽

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  • [ 1 ] 北京工业大学材料与制造学部力学系

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Year: 2022

Language: Chinese

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