仿生表面超疏液效应的流体动力学机理研究

基本信息
批准号:11502088
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:汪磊
学科分类:
依托单位:华中科技大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:宋磊,程新德,童骏,阚涛,向琳玲
关键词:
润湿微观结构超疏液表面格子玻尔兹曼方法液滴
结项摘要

For the great need of the industry, the dependence of the superomniphobic properties on the micro-structures of the surfaces of biomimetic material is to be studied using lattice Boltzmann method(LBM). Theoretical analysis and some experiments will be conducted for supporting the numerical results. The relationship between the micro-structures on the biomimetic surface and the superomniphobic effects will be explored, and the relevant fluid dynamical mechanisms are also to be discussed. The research topics are included as follows: developing three-phase models in the LBM family based on the Shan-Chen model; studying the impact of the micro-structures on the superomniphobic effects for the biomimetic surface, through testing the dynamics of the droplets on the surface; seeking the physical criterion for maintaining the stability of the gas-liquid interface in the micro-structures with theoretical analysis method; according to the numerical results, building the corresponding material model and carrying out the experiments using water and oil droplets for validation.

本项目针对工业界对超疏液功能表面的现实需求,以格子玻尔兹曼方法(LBM)为主要手段,同时开展理论分析和实验测试以验证模拟结果,着重研究仿生表面上微结构与超疏液效应之间的关联,并就其中的流体动力学机理进行探讨。研究内容主要包括:以Shan-Chen模型为基础构建LBM三相流模型;研究具有特殊结构的仿生表面的超疏液机制,即通过研究液滴(油滴、水滴)在此种表面的运动状态来阐释微观结构对超疏液特性的影响机制;通过理论分析,得到仿生超疏液表面微结构中保持气-液界面稳定性的物理条件;根据数值模拟结果,构建仿生表面的特殊构型,以油滴、水滴为对象展开实验研究进行验证。

项目摘要

本项目主要开展仿生材料表面的液滴/液膜的动力学研究,揭示材料表面的粗糙结构的几何构造对移动接触线运动的影响,以及与之密切相关的宏观液滴/液膜的运动特性和规律。着重关注了柱状结构、T状结构和蘑菇状结构,给出了液滴/液膜在其上运动的形态,比较了它们对接触线运动影响的动力学特征,分析了其中的内在力学机理。为仿生材料结构设计提供了技术支持,继而为工业中液滴/液膜的控制提供可行的方法。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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