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基于微纳结构的舰船仿生减阻研究
| 论文题名： | 基于微纳结构的舰船仿生减阻研究 |
| 关键词： | 舰船仿生减阻;微纳结构;速度滑移;微纳尺度流动;超疏水性 |
| 摘要： | 在宏观尺度下，由于有足够多的分子与壁面发生碰撞，所以流动问题的壁面条件多采用速度无滑移条件。但是在微尺度问题中，几何尺寸的微小不能保证充分高的分子与壁面的碰撞频率，这就必然引起壁面处的速度滑移。“速度滑移”是指流体在固体表面流动时流体和表面之间在界面处的切向速度差。流体流动和表面的切向速度相等时即为常规流体力学中常采用的无滑移边界条件。特征尺度的微小化使得壁面的微观结构也成为一个影响流动特性的重要因素。 本文主要从速度滑移方面入手，模拟流体在不同直径的通道流动时的滑移现象，研究壁面结构对速度滑移的影响，分析速度滑移对微纳尺度流动的影响规律，进而利用这一规律，寻找到一种特殊的微纳结构，以达到减摩降阻的效果。重点研究微流动各项参数对流体速度滑移的影响，包括通道直径、壁面形状、微纳结构等，以求得达到最大速度滑移的壁面条件。其中，通道直径的范围包括连续介质区、滑移区和过渡区，对比分析Kn数对流体速度分布的影响。壁面形状则包括矩形波、三角波和正弦波三种形状的壁面，希望通过对比能够找到对速度滑移有利的壁面形状。 对于微纳结构的研究始于对“荷花效应”的认识。荷花效应具有疏水自洁、减摩防粘的功能，对制备仿生功能表面具有很大的应用价值。由于微纳结构特有的超疏水性，对流速的分布情况也有重要影响，本文通过数值模拟，分析微纳结构的作用机制，从而对微纳结构的特殊性质加以利用，以达到减小流动阻力的效果。 |
| 作者： | 李鹏 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 孙江龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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