刘 萌 郭向飞 王景明,* 江 雷,2

(1北京航空航天大学化学与环境学院,北京100191;2中国科学院化学研究所,北京分子科学国家实验室,北京100190)

1 引言

随着能源短缺的日益严峻,减少能源使用过程中的耗损,尤其是制备减阻材料,已成为人们关注的焦点.减阻材料减阻方式的选择也因阻力而异,通常流体中的阻力主要来源于流体与物体之间的黏附力.根据改变流体与物体的相互作用方法的不同,减阻方法分为肋条减阻,1-3微气泡减阻4-8和仿生减阻,9-11聚合物减阻12-15等.其中,微气泡减阻是一种简单且容易实现的方式之一,其原理是通过使用特殊的方法(电解、喷气等)将微气泡引入运动物体(船体、鱼雷、潜艇等)的流动层边界内,形成微气泡与水的混合介质,减小运动物体与流体之间的摩擦阻力.1973年McCormick16用电解方法产生氢气泡进行减阻试验,发现保持其它参数固定不变时,电流越高(产生较多气泡)减阻效果越明显,产生的最大减阻效果为50%.1984年,Madavan及其合作者17用多孔板喷射气体形成微气泡的实验方法,研究微气泡对降低平板表面摩阻的作用,取得了许多极富价值的成果,发现通过上述方法可以将局部摩阻降低80%.由此可见,微气泡减阻能够有效降低运动物体与流体之间的摩擦阻力,减少能源的耗损,对潜艇、鱼雷等水下航行器具有良好的应用前景.

由于微气泡减阻材料需要在其表面形成一层气膜,因此气泡与界面之间的相互作用在减阻过程中就起关键……