超疏水/亲水性结构表面流动沸腾传热实验研究

用激光烧蚀方法在抛光后的铜上制备出四种无需涂覆修饰即可获得超疏水/亲水性的规则微阵列结构表面。基于流动可视化与温度数据结果,分析了表面浸润性和过冷度对流动沸腾传热性能的影响,与经典汽化核心密度关联式进行了对比。结果表明：疏水表面可削弱单相对流传热,大幅强化沸腾传热,最大传热系数提高了75.5%,沸腾起始点提前3.5 K,且汽化核心数目较裸铜表面提高了5倍以上,但有较低的临界热通量。超亲水表面可增强单相对流传热、小幅度提升流动沸腾传热。对比亲水表面与疏水表面的气泡生长过程,发现疏水表面尾端气泡容易汇聚,生长周期较长;而亲水表面没有发生明显的气泡汇聚行为,气泡生长周期较短。     

超疏水沟槽表面减阻特性数值模拟研究

沟槽结构和超疏水壁面可有效减小湍流流动阻力。针对鲨鱼游动时表皮分泌黏液对鲨鱼表皮润湿性的影响,提出并研究具有更高减阻效果的超疏水沟槽结构。采用雷诺时均法和大涡模拟分别分析两种沟槽结构的减阻效果和机理。结果表明：未经疏水处理的刀刃形和锯齿形沟槽表面,减阻效果最高分别可达9.52%及13.70%,经超疏水处理后,减阻效果最高可达58.00%和63.00%,其更小的湍流涡团及脉动是进一步减阻原因。