449 / 2021-06-17 18:33:49

仿生减阻材料研究

        仿生减阻是目前的研究热点，其中采用表面微织构和柔性表层减阻方式研究的相对较多。微织构主要通过改变航体表面微结构而改变表面流场，减少湍流实现减阻；最典型的是仿鲨鱼皮表层结构及speedo泳衣的应用。它可以构筑各种表层结构以达到最优的减阻效果，然而大面积表层微结构的设计与加工相对困难。目前三维编织技术是实现大面积表面微结构加工的有效方法之一。

        涂层是实现减阻的最便捷的方法。尤其是低表面能涂层和柔性涂层。低表面能涂层具有一定减阻效果，但是其在高速和高水压情况下的减阻行为还有待进一步研究。柔性涂层被证实具有优异的减阻效果，海豚表皮的柔性是其可以在低阻力情况下游行的重要原因之一。柔性可以改变表层流场的状态，然而目前文献缺乏对于表层柔性与减阻的系统研究，尤其是如何调控表层的柔性，不同柔性情况下减阻效果，非均一柔性表面的减阻行为等等，这些方面报道的研究成果还相对较少。实际上，海豚表层的减阻效果除了与表层粘液、表层柔性有关，还与次表层的脂肪颗粒有着密切相关性。以上所述的几个因素，最终还是通过减缓湍流的形成而实现减阻。 而这些因素的综合作用对湍流的影响行为，目前还未见系统的报道。

        作者所在团队在以上研究方面做了大量研究工作，并取得了一些数据积累。在此基础上，提出了相关减阻机理，旨在发展三维编织和有机无机复合涂层技术，实现减阻的工程应用。