本研究研究了粗糙疏水(或超疏水)表面对圆柱后湍流尾迹中的流动分离和随后的涡结构的影响。在雷诺数为0.7–2.3×10的水洞中,使用二维粒子图像测速仪测量了速度场4使用疏水性纳米粒子和粗糙的聚四氟乙烯的喷涂层来制造粗糙的疏水表面,并使用两种不同粒度的砂纸分别将聚四氟醚砂成顺流方向和展向方向,以检查滑动方向的影响。发现粗糙的疏水表面增强了圆柱上方和分离剪切层沿线流动的湍流,导致流动分离延迟和尾迹中的早期涡旋卷起。因此,尾流中再循环气泡的尺寸减小了40%,而根据尾流调查估计阻力减小不到10%。然而,随着雷诺数的增加,这些影响会发生逆转。垂直于流动方向的表面纹理(顺向滑动)比与流动方向对齐的表面纹理更有效(顺向滑移),支持所建议的机制。此外,通过改变安装角度局部应用超疏水表面,在分离点周围应用超疏水面最为有效,表明粗糙的疏水表面直接影响流动分离时的边界层。为了使用粗糙的疏水表面控制圆柱体周围的流动,建议具有较小的粗糙宽度,这样可以稳定地保留气穴。此外,较高的气体分数和更均匀的粗糙度分布有助于提高分离延迟和减阻性能。

1
J.P.公司。
罗斯斯坦
, “
在超疏水表面上打滑
,“
每年。Rev.流体机械。
42
,
89
(
2010
).
2
文学硕士。
萨马哈
,
高压。
塔弗莱斯
、和
M。
Gad el Hak公司
, “
超疏水表面:从荷叶到潜艇
,“
C.R.机械。
340
,
18
(
2012
).
三。
中心-中心。
基姆
C.-J.公司。
基姆
, “
纳米工程超疏水表面上的大滑移
,“
物理学。修订稿。
96
,
066001
(
2006
).
4
R·J。
达尼埃洛
,
东北。
Waterhouse公司
、和
J.P.公司。
罗斯斯坦
, “
超疏水表面湍流减阻
,“
物理学。流体
21
,
085103
(
2009
).
5
C、。
佩格罗
英国。
布鲁尔
, “
超疏水表面湍流槽道流减阻研究
,“in
湍流研究进展XII
,
斯普林格物理学论文集
(
施普林格
,
2009
).
6
E.公司。
阿尔贾利斯
,
文学硕士。
萨尔沙尔
,
R。
达特拉
,
五、。
锡卡
,
答:。
琼斯
、和
中心-中心。
, “
高雷诺数边界层流动中超疏水平板表面摩擦减阻的实验研究
,“
物理学。流体
25
,
025103
(
2013
).
7
H。
公园
,
G.公司。
太阳
、和
C.-J.公司。
基姆
, “
超疏水湍流减阻与表面光栅参数的关系
,“
J.流体力学。
747
,
722
(
2014
).
8
H。
,
水压力。
Jeon(吉恩)
、和
J。
基姆
, “
钝体上方的流量控制
,“
每年。Rev.流体机械。
40
,
113
(
2008
).
9
D。
第页。
莫因
, “
疏水表面对圆柱体阻力和升力的影响
,“
物理学。流体
19
,
081701
(
2007
).
10
香港特别行政区。
威廉姆逊
, “
圆柱尾迹中的涡动力学
,“
每年。Rev.流体机械。
28
,
477
(
1996
).
11
D。
勒让德
,
E.公司。
洛加
、和
J。
马格诺德
, “
滑移对二维尾迹动力学的影响
,“
J.流体力学。
633
,
437
(
2009
).
12
B.R.K.公司。
格伦塞尔
,
N.D.公司。
桑德姆
、和
G.公司。
麦克海尔
, “
具有减阻和分离延迟的超疏水球体层流流动模拟
,“
物理学。流体
25
,
043601
(
2013
).
13
D.-G.公司。
H.-Y.公司。
基姆
, “
超疏水球体对水的影响
,“
朗缪尔
24
,
142
(
2008
).
14
G.公司。
麦克海尔
,
新泽西州。
Shirtcliffe公司
,
C.R.公司。
埃文斯
、和
M.I.公司。
牛顿
, “
超疏水球体的终端速度和减阻测量
,“
申请。物理学。莱特。
94
,
064104
(
2009
).
15
第页。
穆拉利达尔
,
N。
费雷尔
,
R。
达尼埃洛
、和
J.P.公司。
罗斯斯坦
, “
滑移对超疏水圆柱绕流的影响
,“
J.流体力学。
680
,
459
(
2011
).
16
R·J。
达尼埃洛
,
第页。
穆拉利达尔
,
N。
胡萝卜
,
M。
格林
、和
J.P.公司。
罗斯斯坦
, “
滑移对超疏水圆柱涡激运动的影响
,“
J.流体结构。
42
,
358
(
2013
).
17
J.C.公司。
布伦南
,
D.J.博士。
费尔赫斯特
,
右侧。
莫里斯
,
G.公司。
麦克海尔
、和
M.I.公司。
牛顿
, “
憎水砂对圆柱体减阻效果的研究
,“
《物理学杂志》。D: 申请。物理学。
47
,
205302
(
2014
).
18
美国。
塞派希
P.W.公司。
比尔曼
, “
长宽比和端板对圆柱体涡流脱落的影响
,“
J.流体力学。
234
,
191
(
1992
).
19
J.-C.公司。
,
J。
托菲吉
、和
D。
罗克韦尔
, “
圆柱近尾迹的瞬时结构:关于雷诺数的影响
,“
J.流体结构。
9
,
409
(
1995
).
20
N。
藤泽
,
G.公司。
塔克达
、和
N。
艾克
, “
声激励控制下圆柱绕流的相位平均特性
,“
J.流体结构。
19
,
159
(
2004
).
21
美国。
,
通用电气公司。
卡尼亚达基斯
,
答:。
埃克梅奇
、和
D。
罗克韦尔
, “
湍流近尾迹的直接数值模拟-粒子图像测速联合研究
,“
J.流体力学。
569
,
185
(
2006
).
22
E.公司。
康斯坦尼迪斯
美国。
巴拉巴尼
, “
脉动流中圆柱锁定尾迹的流动结构:强迫振幅的影响
,“
国际热流学杂志
29
,
1567
(
2008
).
23
第页。
帕尔诺多
,
J。
卡利尔
,
D。
海茨
、和
E.公司。
兰巴莱
, “
雷诺数为3900的圆柱绕流的实验和数值研究
,“
物理学。流体
20
,
085101
(
2008
).
24
M。
奥兹戈伦
,
E.公司。
皮纳尔
,
B。
沙欣
、和
H。
阿基利
, “
圆柱体和球体下游区域的流动结构比较
,“
国际热流学杂志
32
,
1138
(
2011
).
25
B。
征收
年。
线路接口单元
, “
仙人掌刺对圆柱体空气动力学的影响
,“
J.流体结构。
39
,
335
(
2013
).
26
C、。
诺伯格
, “
圆柱绕流的实验研究:纵横比的影响
,“
J.流体力学。
258
,
287
(
1994
).
27
欧洲航空公司。
安德森
答:A。
谢夫奇克
, “
分流板对二维和三维流动中圆柱近尾迹的影响
,“
实验流体
23
,
161
(
1997
).
28
A.G.公司。
克拉夫琴科
第页。
莫因
, “
雷诺数下圆柱绕流的数值研究D类= 3900
,“
物理学。流体
12
,
403
(
2000
).
29
美国。
沃诺姆
,
H。
沃拉德
,
M.V.公司。
萨尔韦蒂
,
B。
库布斯
、和
答:。
德尔维厄
, “
圆柱绕流的变分多尺度大涡模拟:雷诺数效应
,“
计算。流体
47
,
44
(
2011
).
30
M。
拉斐尔
,
C.E.公司。
威勒特
,
S.T.公司。
沃雷利
、和
J。
康彭亨斯
,
粒子图像测速:实用指南
,第2版。(
Springer-Verlag公司
,
柏林,海德堡
,
2007
).
31
新泽西州。
劳森
,
M。
鲁德曼
,
答:。
盖拉
、和
J.-L.公司。
, “
大气泡破裂的实验和数值比较
,“
实验流体
26
,
524
(
1999
).
32
钢筋混凝土。
基恩
R·J。
阿德里安
, “
粒子图像测速仪的优化。第一部分:双脉冲系统
,“
Meas公司。科学。Technol公司。
1
,
1202
(
1990
).
33
D。
歌曲
,
R·J。
达尼埃洛
、和
J.P.公司。
罗斯斯坦
, “
使用超疏水砂光聚四氟乙烯表面减少阻力
,“
实验流体
55
,
1783
(
2014
).
34
A.F.公司。
斯塔尔德
,
G.公司。
库利克
,
D。
圣人
,
L。
巴比里
、和
第页。
霍夫曼
, “
基于蛇的接触点和接触角精确测定方法
,“
胶体表面,A
286
,
92
(
2006
).
35
文学硕士。
萨马哈
,
高压。
塔弗莱斯
、和
M。
Gad-el-Hak公司
, “
静水压力对浸没式气凝胶颗粒涂层减阻性能的影响
,“
胶体表面,A
399
,
62
(
2012
).
36
N。
大津
, “
一种基于灰度直方图的阈值选择方法
,“
IEEE传输。系统。,人类网络。
9
,
62
(
1979
).
37
B。
埃马米
,
答:A。
赫米达
,
M.M.先生。
阿姆雷
,
答:。
卢扎尔
,
M。
Gad-el-Hak公司
、和
小时。
塔弗莱斯
, “
具有平行凹槽的水下超疏水表面寿命预测
,“
物理学。流体
25
,
062108
(
2013
).
38
M。
,
G.公司。
太阳
、和
C.-J.公司。
基姆
, “
水下超疏水态的无限寿命
,“
物理学。修订稿。
113
,
136103
(
2014
).
39
注册会计师。
比德卡
,
L。
勒布朗
,
A.J.公司。
库尔卡尼
,
五、。
巴哈杜尔
,
S.L.公司。
切乔
、和
M。
柏林
, “
使用随机纹理疏水表面降低湍流状态下的表面摩擦阻力
,“
物理学。流体
26
,
085108
(
2014
).
40
L。
H。
公园
, “
脉动水压下超疏水槽气水界面的二维分析
,“
朗缪尔
31
,
8022
(
2015
).
41
H。
Jeong(郑)
H。
公园
, “
高雷诺数下可变形气泡的近壁上升行为
,“
J.流体力学。
771
,
564
(
2015
).
42
E.公司。
洛加
H。
石头
, “
压力驱动斯托克斯流中的有效滑移
,“
J.流体力学。
489
,
55
(
2003
).
43
J。
戴维斯
,
D。
梅恩斯
,
B.W.公司。
韦伯
、和
B。
伍尔福德
, “
具有横肋的超疏水壁微通道中的层流
,“
物理学。流体
18
,
087110
(
2006
).
44
T。
分钟
J。
基姆
, “
疏水表面对皮肤摩擦阻力的影响
,“
物理学。流体
16
,
L55号
(
2004
).
45
B。
伍尔福德
,
J。
王子
,
D。
梅恩斯
、和
B.W.公司。
韦布
, “
肋型超疏水壁湍流通道流动的粒子图像测速表征
,“
物理学。流体
21
,
085106
(
2009
).
46
J.H。
杰拉德
, “
钝体后旋涡形成区的力学
,“
J.流体力学。
25
,
401
(
1966
).
47
答:。
罗什科
, “
钝体的尾迹和阻力
,“
J.航天员。科学。
22
,
124
(
1955
).
48
H。
公园
,
H。
公园
、和
J。
基姆
, “
湍流槽道中超疏水表面对表面摩擦阻力影响的数值研究
,“
物理学。流体
25
,
110815
(
2013
).
49
M。
布拉扎
,
R。
佩林
、和
年。
瓦罗
, “
高雷诺数下圆柱尾迹的湍流特性
,“
J.流体结构。
22
,
757
(
2006
).
50
E.公司。
阿肯巴赫
, “
表面粗糙度对圆柱绕流的影响
,“
J.流体力学。
46
,
321
(
1971
).
51
O。
居文
,
C、。
法雷尔
、和
电压控制。
帕特尔
, “
表面粗糙度对圆柱平均绕流的影响
,“
J.流体力学。
98
,
673
(
1980
).
52
年。
中村
年。
友成
, “
表面粗糙度对高雷诺数圆柱绕流的影响
,“
J.流体力学。
123
,
363
(
1982
).
53
H。
美国。
, “
具有纵向沟槽表面的圆柱体的流动控制
,“
美国汽车协会J。
10
,
2027
(
2002
).
54
注册会计师。
安东尼亚
美国。
拉贾戈帕兰
, “
圆柱体阻力的测定
,“
美国汽车协会J。
28
,
1833
(
1990
).
55
H·J。
艾伦
W.G.公司。
文森蒂
,“考虑压缩性影响的二维流动风洞中的壁面干扰”,美国国家航空咨询委员会报告7821944。
您当前无权访问此内容。