通过鱼尺度启发的横向不对称的三角带减少拖动:建模,初步实验分析和潜在的污染控制潜力
Benjamin W Hamilton1,2, O Remus Tutunea-Fatan1,2, Evgueni V Bordatchev2,1
1Department of Mechanical and Materials Engineering, Western University, London, ON N6A 6B9, Canada.
Biomimetics (Basel, Switzerland)
|July 28, 2023
概括
这项研究表明,以鱼为灵感的表面通过延迟流来减少阻力和抵抗污染. 生物仿真设计在低雷诺兹数下显著降低阻力,为工程应用提供了潜力.
科学领域:
- 生物模拟学和表面工程
- 流体动力学和水力动力学
背景情况:
- 自然表面表现出自我清洁的特性,激发了生物模拟解决方案,以抵抗污染.
- 降低拖拉力是水下环境中防腐阻力的关键机制.
研究的目的:
- 调查阻力降低机制,负责水下表面的污染阻力.
- 开发和验证一种以鱼尺度为灵感的微观结构,用于降低阻力.
主要方法:
- 在各种雷诺兹数 (Re) 上进行了大型埃迪模拟.
- 实验验证是在微通道中使用压力下降测量进行的.
主要成果:
- 在Re=1750时通过模拟观察到6.7%的峰值阻力减小.
- 实验验证显示,在Re = 1000时,峰值阻力降低了4.8%.
- 结果表明,数值数据和实验数据之间的一致性很好.
结论:
- 灵感来自鱼类尺度的微观结构有效地降低了阻力,特别是在低雷诺兹数时.
- 降低阻力的主要机制是延迟过渡到流.
- 随着流量条件变得更加动荡,性能下降.
