【科學(xué)網(wǎng)】科學(xué)家提出在水流體中形成微渦流的減阻效應(yīng)
作者：何靜 黃辛 王雪珍
近日，記者從國(guó)家自然科學(xué)基金委工程與材料科學(xué)部在南京召開(kāi)的2019年度重點(diǎn)基金項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收會(huì)上獲悉，中科院寧波材料所海洋功能材料團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的重點(diǎn)基金項(xiàng)目“海洋航行體表面調(diào)控與仿生減阻機(jī)理”，順利通過(guò)結(jié)題驗(yàn)收，并獲得A類等級(jí)評(píng)價(jià)。
據(jù)悉，此次項(xiàng)目于2013年立項(xiàng)，是首項(xiàng)由中科院寧波材料所牽頭，與中科院蘭州化物所合作承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)基金項(xiàng)目。
此項(xiàng)重點(diǎn)基金項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國(guó)工程院院士薛群基介紹說(shuō)，該項(xiàng)目對(duì)高雷諾數(shù)下材料的減阻機(jī)理與減阻行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并創(chuàng)新性地提出了水流體微渦流減阻效應(yīng)。同時(shí)發(fā)展了氣墊穩(wěn)定封存減阻方法、固油復(fù)合減阻體系及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合柔性減阻材料體系，完善了不同服役條件下的減阻機(jī)理及減阻材料設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
薛群基表示，就應(yīng)用價(jià)值而言，“該項(xiàng)目研究成果可應(yīng)用于水中航體，能為提高航體速度、續(xù)航能力和減少能耗提供了重要理論和技術(shù)支持。”
4年來(lái)，薛群基院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)取得了一系列重要的研究成果。
值得一提的研究成果是，在國(guó)際上首次提出并驗(yàn)證了在水流體中形成微渦流的減阻效應(yīng)?！拔覀冄芯堪l(fā)現(xiàn)水中航行體表面微織構(gòu)通過(guò)形成微渦流可有效降低摩擦阻力，微織構(gòu)的尺寸和形狀與流體的雷諾數(shù)相關(guān)。只有特定尺寸和形狀的微織構(gòu)可有效推遲轉(zhuǎn)捩雷諾點(diǎn)；微織構(gòu)和表面分子可產(chǎn)生協(xié)同減阻效應(yīng)?！?
該研究還揭示了界面分子作用與壁面滑移對(duì)流阻力的影響規(guī)律；提出了基于受限交替親疏水調(diào)制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定氣墊減阻效應(yīng)。薛群基說(shuō)，“研究團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上發(fā)明了親疏水交替微結(jié)構(gòu)減阻方法，利用疏水區(qū)域中均勻布局的親水條帶實(shí)現(xiàn)空氣層錨固，提高氣泡逃逸勢(shì)能，提高氣墊穩(wěn)定性；設(shè)計(jì)的親疏水交替結(jié)構(gòu)材料在大雷諾數(shù)條件下，實(shí)現(xiàn)了76.3%的減阻效果?！?
此外，研究發(fā)展了微織構(gòu)—涂層協(xié)同減阻方法；設(shè)計(jì)了工程用減阻涂層蒙皮，并在重要型號(hào)模型機(jī)上完成了應(yīng)用驗(yàn)證。
專家表示，“此項(xiàng)研究成果提出的減阻相關(guān)學(xué)術(shù)思想，是對(duì)流體減阻的重要貢獻(xiàn)。研究?jī)?yōu)化發(fā)展的適應(yīng)不同航行條件下的多種減阻技術(shù)，可為航體的設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持?！?
?。ㄔ陌l(fā)布于2019年4月2日科學(xué)網(wǎng)）
【原文鏈接】http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/4/424779.shtm