低雷诺数疏水圆柱绕流减阻机制研究的任务书.docx

低雷诺数疏水圆柱绕流减阻机制研究的任务书
任务书
研究方向：低雷诺数疏水圆柱绕流减阻机制研究
研究背景：
阻力是指当物体运动时，因为流体对物体的摩擦而产生的阻碍物体运动的力。在行动器件和系统中，阻力往往制约了其运动速度和运动距离。降低阻力对于提高系统运动速度和运动距离至关重要。
目前，阻力减小常借助于流体的粘性损耗或者减小物体的表面粗糙度。疏水表面的发展为研究阻力的降低提供了新途径。疏水表面具备特殊的表面物理化学性质，即液体在疏水表面上的接触角较大，可形成类似于“莲叶”自净效应，因而在实面疏水表面上，液体会产生滑移现象，从而有望实现减阻目标。
低雷诺数下的疏水圆柱涡街摆脱不清是当前研究中的难点，其中疏水性能的变化与疏水润湿状态的失效密切相关。研究低雷诺数下的疏水圆柱绕流减阻机制具有重要的科学意义和工程应用价值。
研究目标：
1.探究疏水表面与涡街产生的相互作用机制，疏水表面的特殊物理化学性质对涡街产生的影响。
2.研究雷诺数与涡街对疏水表面附着状态的影响，分析疏水润湿态/失效态对涡街的影响。
3.分析涡街风向角对疏水表面附着状态的影响，探究疏水表面是否对涡街产生激励效应。
研究内容：
1.建立涡街与疏水表面的数值模型，模拟不同雷诺数下涡街与不同疏水状态下的相互作用机制。
2.利用计算流体力学（ComputationalFluidDynamics，CFD）模拟技术，分析不同雷诺数下的疏水润湿状态和失效态对涡街的影响。
3.设计涡街轨迹控制实验，利用高速摄影技术对涡街与疏水表面相互作用过程进行可视化观察，并进行数据记录与分析。
研究步骤：
1.研究资料的收集和整理，了解涡街与疏水表面的相关理论和实验进展。
2.建立涡街与疏水表面的多相流数值模型。
3.对不同雷诺数下涡街与不同疏水状态下的相互作用情况进行数值模拟分析。
4.利用CFD模拟技术，分析不同雷诺数下的疏水润湿状态和失效态对涡街的影响，并进一步探究涡街风向角对疏水表面附着状态的影响。
5.设计涡街轨迹控制实验，通过高速摄影技术对涡街与疏水表面相互作用过程进行可视化，实验数据通过数据分析软件进行解析与处理。
6.实验结果的分析与评估，确定涡街与低雷诺数下疏水表面相互作用机制。
计划时间表：
第1-2年：搜集资料和建立数值模型；
第3年：数值模拟分析；
第4年：实验设计与实验数据分析；
第5年：实验结果分析与评估。
预期成果：
1.研究低雷诺数下的疏水圆柱涡街摆脱不清问题的最优方法，从根本上解决涡街在圆柱表面难以减少阻力的问题。
2.揭示了低雷诺数下疏水表面润滑失效时涡街与表面之间关系的特殊机制，促进了疏水表面润滑失效特征的认识。
3.对低雷诺数下疏水液体表面的附着状态及失效状态进行深入研究，拓宽疏水技术的应用范畴。
研究经费：
本项目计划筹集经费为800万元人民币，其中包括研究设备、人员薪资、实验室租赁等费用。
人员组成：
本项目将组建一个由教授、副教授、讲师组成的学术研究团队，具体人员组成见下：
项目负责人：教授
研究人员：副教授2名、讲师3名。
备注：
由于项目的研究对象和研究深度，研究期限为5年。在此期间，研究团队将不断完善研究内容，力求更深层次更具体的研究成果，取得更为优异的研究成果，并为推动疏水技术的发展做出一定的贡献。