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【科學網】科學家提出在水流體中形成微渦流的減阻效應
作者:,日期:2019-04-03

  作者:何靜 黃辛 王雪珍

  近日,記者從國家自然科學基金委工程與材料科學部在南京召開的2019年度重點基金項目結題驗收會上獲悉,中科院寧波材料所海洋功能材料團隊承擔的重點基金項目“海洋航行體表面調控與仿生減阻機理”,順利通過結題驗收,并獲得A類等級評價。

  據悉,此次項目于2013年立項,是首項由中科院寧波材料所牽頭,與中科院蘭州化物所合作承擔的國家自然科學基金重點基金項目。

  此項重點基金項目負責人、中國工程院院士薛群基介紹說,該項目對高雷諾數下材料的減阻機理與減阻行為進行了系統研究,并創新性地提出了水流體微渦流減阻效應。同時發展了氣墊穩定封存減阻方法、固油復合減阻體系及有機無機復合柔性減阻材料體系,完善了不同服役條件下的減阻機理及減阻材料設計準則。

  薛群基表示,就應用價值而言,“該項目研究成果可應用于水中航體,能為提高航體速度、續航能力和減少能耗提供了重要理論和技術支持。”

  4年來,薛群基院士帶領團隊取得了一系列重要的研究成果。

  值得一提的研究成果是,在國際上首次提出并驗證了在水流體中形成微渦流的減阻效應。“我們研究發現水中航行體表面微織構通過形成微渦流可有效降低摩擦阻力,微織構的尺寸和形狀與流體的雷諾數相關。只有特定尺寸和形狀的微織構可有效推遲轉捩雷諾點;微織構和表面分子可產生協同減阻效應。”

  該研究還揭示了界面分子作用與壁面滑移對流阻力的影響規律;提出了基于受限交替親疏水調制結構的設計思想,實現了穩定氣墊減阻效應。薛群基說,“研究團隊在此基礎上發明了親疏水交替微結構減阻方法,利用疏水區域中均勻布局的親水條帶實現空氣層錨固,提高氣泡逃逸勢能,提高氣墊穩定性;設計的親疏水交替結構材料在大雷諾數條件下,實現了76.3%的減阻效果。”

  此外,研究發展了微織構—涂層協同減阻方法;設計了工程用減阻涂層蒙皮,并在重要型號模型機上完成了應用驗證。

  專家表示,“此項研究成果提出的減阻相關學術思想,是對流體減阻的重要貢獻。研究優化發展的適應不同航行條件下的多種減阻技術,可為航體的設計提供技術支持。”

  (原文發布于2019年4月2日科學網)

  【原文鏈接】http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/4/424779.shtm

 

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