基于微纳结构的舰船仿生流体力学研究

近些年,随着微纳电子机械系统(MEMS/NEMS)和纳米技术的飞速发展,微纳尺度流体流动规律已成为研究人员关注的重要课题.微通道中流体流动的速度滑移对于流体流动有着非常重要的影响,文中主要研究了液体在微通道流动,通道直径、表面形状以及微纳结构对速度滑移的影响,并进一步分析微纳尺度下的流动机制及阻力性质,最终构建了一种特殊的仿生表面结构,希望能将其运用于舰船外表面,以达到减摩降阻效果.     

纳米SiO_2制备无毒疏水海洋防污涂料

以有机硅改性丙烯酸树脂作为成膜物质,通过在常规颜填料中添加疏水型纳米二氧化硅,对涂料的表面结构进行改性,制备出具有微米-纳米阶层结构的无毒疏水海洋防污涂料.讨论了颜填料加入量对涂膜附着力的影响、纳米S iO2加入量对水滴与涂膜表面接触角的影响.结果表明:颜填料的质量分数为31%时,涂膜附着力为1级;纳米二氧化硅的加入量占颜填料总质量为35%时,水滴与涂膜表面接触角为126.°     

增强PDMS在仿生超疏水材料制备中的应用

研究了高岭土增强的聚二甲基硅氧（PDMS）在仿生超疏水材料制备中的应用。以增强PDMS为软模板,通过软刻蚀中的微模塑方法复制了荷叶表面的微一纳复合结构信息,进一步通过热模塑制备出具有与荷叶表面相同信息的高密度聚乙烯（HDPE）超疏水表面,其接触角高达156°。还讨论了高岭土掺杂量对PDMS的力学性能、溶胀性能的影响,为此法在其它高聚物表面的实际应用提供了实验依据。     

疏水表面流体流动特性的格子Boltzmann方法模拟

采用格子Boltzmann方法研究了微形貌对固体表面润湿性的影响,在此基础上进一步模拟了具有微形貌的疏水表面通道内的流体流动,从法向速度、剪应力、滑移速度等角度分析了疏水表面的流场特性,揭示了疏水表面滑移流动的产生机制。结果表明,疏水表面的滑移流动是由低表面能作用和微形貌共同引起的。具有微形貌的疏水表面比光滑疏水表面具有更好的减阻效果,原因在于微形貌能够驻留气体,形成的气液自由剪切面加剧了疏水表面的滑移流动,最大滑移速度可以达到主流平均速度的50%左右。     

船舶减阻技术方法综述

快速性是船舶航行的重要性能之一，新型减阻技术不断被提出推动了船舶快速性的发展。从船舶阻力原理出发，对国内外船舶减阻技术展开分析，指出当前主流研究方向为空气减阻、仿生超疏水减阻、附体减阻以及断级减阻技术；针对这4种减阻技术探究影响减阻效果的主要因素，总结当前减阻技术中存在的问题；并介绍船体加热-超声协同减阻和网状射流等新型减阻技术，对未来减阻技术的发展进行展望，为船舶减阻技术的进一步研究提供借鉴。