崔庆泽，李春曦，叶学民

(华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，河北保定071003)

结构参数对超疏水微通道湍流阻力特性的影响

崔庆泽，李春曦，叶学民

(华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，河北保定071003)

为研究湍流状态下结构参数对超疏水微通道阻力特性的影响，采用VOF模型和Realizable k－ε湍流模型对具有横向微观结构的超疏水表面微通道流场进行了三维数值模拟。结果表明，具有横向微观结构的超疏水表面微通道产生了增阻现象;无量纲压降比和微通道平均摩擦因子均随凹槽宽度增大而减小，当凹槽宽度增大到某一值时出现减阻的效果，但受凹槽深度的影响不显著;随微通道高度、宽度增加，无量纲压降比和微通道平均摩擦因子均降低。

超疏水表面;微通道;湍流;数值模拟;结构参数;阻力特性

0 引言

超疏水表面通常是指液滴的表观接触角超过150°的表面［1－3］，超疏水表面在微流体装置和自清洁材料等领域具有良好的应用前景［4－6］。自然界中的超疏水表面大多是基于Cassie模型，表面的粗糙微结构是其具有疏水性的关键因素之一［7－8］。当流体流过超疏水表面时，粗糙微结构能驻留气体，形成局部的气液直接接触的自由剪切面，从而降低超疏水表面的粘性阻力［9］。因此，通过改变运动体表面的结构参数，构筑疏水性能的表面具有重要的意义。

目前，针对超疏水表面微通道的流动和阻力特性已开展了许多数值研究。……